Д. В. Кожевников ВЛ Гречишников С.В. Кирсанов В.И. Кокарев АГ. Схиртладзе 30 страница

II, III обозначены последовательные положения бруска за один двойной ход головки. Для повышения качества обработанной поверхности число оборотов хонинговальной головки не должно быть кратно числу ее двой­ных ходов. При этом режущие зерна брусков при возвратно-поступа­тельном движении не повторяют путь предыдущего хода, а смещаются на некоторую величину t, что улучшает качество обработанной поверх­ности. Изменение направления движения брусков в процессе каждого двойного хода улучшает процесс самозатачивания и восстановления ре­
жущей способности бру­сков. Перемещение хонин- говальной головки за каж­дый ход

^ход ^— ^пер ~ А';р >

где /₀ - длина отверстия; /_пер - перебег; /_бр - длина хонинговального бруска.

Для обеспечения вы­сокого качества обрабо­танной поверхности необ­ходимо, чтобы получаемые в процессе обработки штрихи пересекались под углом 2а = 40...60°, вели­чина которого определяется из соотношения

Хонинговальные головки должны обеспечивать: а) высокую точ­ность размеров и формы обрабатываемого отверстия; б) возможность самоустанавливания головки и абразивных брусков соответственно в случае несовпадения осей обрабатываемого отверстия и шпинделя стан­ка, а также для исправления формы обрабатываемого отверстия и ком­пенсации неравномерного изнашивания брусков; в) возможность сжатия абразивных брусков после остановки хонинговальной головки.

В хонинговальных головках должен быть предусмотрен специаль­ный механизм, позволяющий осуществлять радиальную подачу (раз­жим) брусков. Привод такого механизма может быть: ручной, механи­ческий или гидравлический. Последний является наиболее эффектив­ным, так как обеспечивает постоянное давление на бруски и большую производительность.

Разжим брусков хонинговальных головок осуществляют с помощью конусов, которые упираются в колодки с закрепленными на них абразив­ными брусками. В практике чаще всего встречаются головки с двумя ко­нусами (например, фирмы «Sunnen», США). Головки с тремя и более ко­нусами применяются для обработки глубоких отверстий.

Конструкция хонинговальной головки с шарнирами Гука / и 5 пока­зана на рис. 13.20, 6. У этой головки привод механизма разжима встроен в шпиндельную бабку станка и соединен со стержнем 2. Поступательное движение от привода передается толкателю 3 и через шарнирный пово­
док 4 на корпус хонинговальной головки 6, внутри которого перемещает­ся разжимной конус 7. Последний передает давление на конусные планки 8 и разжимает колодки 9 с брусками. При снятии рабочего давления пру­жина приподнимает толкатель 3, и колодки с брусками сжимаются под действием кольцевых пружин 10.

Крепление абразивных брусков к колодкам осуществляют механи­ческим способом, приклеиванием или припаиванием (рис. 13.22). В по­следнее время абразивные бруски применяются сравнительно редко вви­ду их относительно низкой стойкости. Чаще всего применяют алмазные и эльборовые бруски. Так, например, при обработке заготовок из серого чугуна и термообработанной стали рекомендуются бруски из синтетиче­ских алмазов АС4, АС6 и из эльбора ЛО, ЛП. Зернистость алмазных бру­сков для предварительной обработки - 250/200... 125/100, а для оконча­тельной обработки - 100/80...50/40. Алмазные бруски изготавливают на металлических Ml, МОИ и органических Б1, Т02 связках. Зернистость эльборовых брусков для предварительной обработки - 25...12, а для окончательной обработки - 10...4. Концентрация: для предварительной обработки 100 % и реже 50 %, для окончательной обработки 100...200 %. Эльборовые бруски изготавливают на керамической СЮ и органической Б1 связках. Применяют также эльборовые бруски на керамической связке твердостью СТ, Т и структуры 5...8.

Суперфинишные головки применяют для окончательной обработки валов мелкозернистыми абразивными брусками, совершающими колеба­тельные движения. При этом благодаря уменьшению шероховатости до Rz 0,05...0,6, некруглости до 0,2...0,7 мкм и волнистости до 0,05...0,2 мкм обработанные поверхности надежно удерживают смазку и имеют значи­тельно большую, чем после шлифования, фактическую опорную площадь (до 95 % номинальной площади).

Рис. 13.23. Сулерфинишная головка модели СФГ-300:

1 - механизм осциллирования; 2 - держатель инструмента;

3 - суппорт станка; 4 - электрооборудование

При отсутствии специальных станков суперфинишные головки ус­танавливают на универсальных станках (токарных, расточных, шлифо­вальных и др.) и применяют в единичном и мелкосерийном производст­вах. Суперфинишная головка состоит из механизма осциллирования (ко­лебательного движения) I, держателей инструмента 2, узла крепления головки к суппорту станка 3 и электрооборудования 4 (рис. 13.23).

По виду преобразуемой энергии приводы механизмов осциллирова­ния бывают: электромеханические; пневматические и гидравлические. Усилие прижима абразивных брусков осуществляется либо тарированной пружиной, либо с помощью пневмо- или гидроцилиндра.

Сущность процесса суперфиниширования состоит в микрорезании поверхности заготовки одновременно большим количеством мельчайших абразивных зерен, причем наиболее интенсивное резание происходит при удалении исходной шероховатости, полученной на предшествующей опе­рации. Затем интенсивность процесса снижается примерно вдвое, проис­ходит переход от резания к трению, когда бруски полируют обработанную поверхность, придавая ей очень низкую шероховатость и зеркальный блеск.

По сравнению с другими методами финишной обработки суперфи­ниширование имеет следующие достоинства: простота применяемого оборудования (универсальные станки); высокие производительность и качество обработанных поверхностей без структурных изменений по­верхностного слоя (обусловлено низкими усилиями прижима - 250...300 Н и низкими скоростями резания - 10... 100 м/мин); возможность работы по автоматическому циклу с механической загрузкой деталей и активным контролем их размеров.

В зависимости от конструкции детали применяют различные схемы суперфиниширования (рис. 13.24).

			д)		эн)

Рис. 13.24. Схемы суперфиниширования:

а - центровое с продольной подачей; б - центровое врезанием; в - конической поверхности; г - бесцентровое; д - тороидальной поверхности; е,ж- торцовых плоских и сферических поверхностей

В отличие от хонингования при суперфинишировании заготовка вра­щается, а бруски совершают колебательное движение вдоль оси заготовки и возвратно-поступательное движение вдоль этой же оси (рис. 13.25). В ре­зультате сложения указанных движений на обработанной поверхности остаются сину­соидальные следы от прохождения абра­зивных зерен. Пути абразивных зерен пере­секаются и образуют сетку диагонально- скрещивающихся следов, которая на оконча­тельно обработанной поверхности почти не видна.

Угол наклона а траектории движения абразивного зерна (угол сетки), образуемый Рис. 13.25. Схема касательной к синусоидальной кривой в

суперфиниширования: точке ее пересечения с осью заготовки, яв-

/- заготовка; ляется критерием, характеризующим про-

2 - абразивный брусок цесс суперфиниширования (рис. 13.25):

tgCt = V_0Kp/v₆ =nDnJ(2ln₆),

где v_0Kp - окружная скорость заготовки, м/с; v₆ - средняя скорость ко­лебания бруска, м/с; D - диаметр заготовки, мм; п₃ - частота вращения заготовки, мин'¹; / - размах колебаний бруска, мм; п₆ - частота колеба­ний бруска, дв.ход/мин.

Угол сетки оказывает большое влияние на производительность и ка­чество обработанной поверхности, причем наиболее интенсивное резание и наибольшая производительность достигаются при а =30...50°.

Эффективность суперфиниширования в значительной мере зависит от правильного выбора размеров брусков. При этом исходят из того, что для исправления исходной волнистости и огранки необходимо, чтобы длина и ширина рабочей поверхности бруска были больше длины волны соответственно в продольном и поперечном сечениях заготовки. На практике рабочую ширину бруска выбирают в зависимости от диаметра заготовки (рис. 13.26, а). Однако, если используются бруски шириной более 25 мм, то это приводит к затруднению доступа СОЖ в зону обра­ботки и удаления отходов, что, в свою очередь, приводит к ухудшению качества обработанной поверхности.

	а)		в)

Рис. 13.26. Формы и размеры рабочих поверхностей брусков для суперфиниширования:

а - заготовка малого диаметра; б - заготовка большого диаметра; в, г - заготовки с пазами; д - ж - короткие заготовки

Для обработки заготовок больших диаметров применяют два бруска и более, используя специальные державки (рис. 13.26, б). Для обработки заготовок со шпоночными канавками, пазами и окнами ширина бруска должна быть не менее полуторной ширины канавки или паза (рис. 13.26, в), а при обработке разверток (рис. 13.26, г) под бруском должно одновре­менно находиться не менее трех зубьев.

Длина бруска при обработке открытых поверхностей с применением продольной подачи должна быть не более 1/3 длины обрабатываемой поверхности. При обработке коротких участков без продольной подачи длина бруска должна быть равна длине обрабатываемой поверхности. Это способствует получению детали правильной геометрической формы (рис. 13.26, д), так как при более коротком бруске образуются вогнутые (рис. 13.26, ё), а при более длинном бруске - выпуклые (рис. 13.26, ж) края, что нежелательно.

Обработку без продольной подачи коротких участков, ограничен­ных буртиками и уступами, производят брусками, длина которых

^ ^— Аэбр^— I >

где /_о6р - длина обрабатываемой поверхности; / - размах колебаний бруска.

При суперфинишировании в качестве абразивных инструментов ис­пользуют мелкозернистые бруски преимущественно на керамической связке. Их изготавливают методом прессования или литья. Последний метод характеризуется высокой однородностью структуры и большим количеством зерен на рабочей поверхности. Бруски быстро прирабаты­ваются к поверхности заготовки, обладают равномерным износом и хо­рошей самозатачиваемостью.

Закаленные стали обрабатывают брусками из белого электрокорунда марок 23А, 24А, 25А и карбида кремния зеленого марок 63С, 64С на ке­рамической связке; чугун, цветной металл, сталь незакапенная, специаль­ные стали и сплавы, обладающие высокой пластичностью и малой твер­достью - брусками из карбида кремния зеленого марок 63С, 64С.

Алмазными и эльборовыми брусками обрабатывают стальные заго­товки высокой твердости, имеющие в своей структуре карбиды, нитриды и другие составляющие, твердость которых близка к твердости обычных абразивных материалов.

Глава 14

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Проектирование режущих инструментов предусматривает решение ряда вопросов, связанных с их расчетом, конструированием, изготовле­нием и эксплуатацией. Методы решения этих вопросов зависят от средств, которыми располагает конструктор. Современная вычислитель­ная техника дает возможность с предельной скоростью и точностью ре­шать самые сложные аналитические задачи, осуществлять анализ полу­чаемых результатов, отыскивать оптимальные параметры конструкции инструментов и, в конечном итоге, автоматизировать весь процесс проек­тирования.

Подробно вопросы автоматизированного проектирования режущих инструментов излагаются в специальной литературе. Поэтому далее рас­смотрим лишь основные понятия и определения систем автоматизиро­ванного проектирования режущих инструментов (САПР РИ), а также основы автоматизированного проектирования режущих инструментов.

14.1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ САПР РИ И ЕЕ ПРОЕКТНЫХ МОДУЛЕЙ

Раскроем содержание структурных элементов схемы организацион­ной структуры САПР РИ, приведенной на рис. 14.1.

Блок 1 содержит общую характеристику САПР РИ с раскрытием со­держания решаемых задач, что фиксируется одним из программных мо­дулей.

Блок 2 определяет область формирования проектно-программных модулей (ППМ, блок 4) на конструирование определенной номенклатуры режущих инструментов (блок 3).

В блоке 5 формируются базы данных (БД) на режущий инструмент или его элементы, которые информационно объединены в систему базы данных (СБД, блок 6).

По такому же принципу формируются и системы технологических процессов (ТП, блок 7) с набором ППМ на проектирование типовых или оригинальных технологических процессов (ППМ ТП, блок 9), на задан­ную номенклатуру инструментов (блок 8). Базы данных (блок 10) для технологических процессов могут содержать информацию как о типовых

Рис. 14.1. Схема набора ППМ интегрированной САПР РИ

технологических процессах, так и об элементах нетиповых процессов, общих для нескольких однотипных инструментов. Эти БД также объеди­нены СБД (блок 11).

Отображение структуры задач, решаемых САПР РИ, целесообразно представить в виде схемы набора ППМ, СБД и БД с указанием функцио­нальных связей.

Наличие в САПР РИ ППМ на проектирование элементов инстру­ментального производства (блок 12) необходимо при разработке новых производств. В этом случае на базе спроектированных технологических процессов формируются ППМ на проектирование производственных участков по изготовлению инструментов. Общие программные модули (блок 14) содержат программы по компоновке оборудования, расчету численности рабочих, расчету производственных площадей и др. Базы данных (блок 15) содержат информацию о технологических процессах, оборудовании, контрольно-измерительных приборах, типовых планиров­ках участков, цехов и заводов по производству инструментов. Общей информационной базой является соответствующая СБД (блок 16).

Элементы систем конструирования, технологии и организации про­изводства взаимосвязаны, что на рис. 14.1 отображено связями /j.../₇. Эти связи проявляются при разработке ППМ, что накладывает определенные требования на последовательность действий при разработке ППМ. Крат­кая характеристика указанных связей заключается в следующем.

Связь /| отображает влияние выходных параметров ППМ конструи­рования на входные параметры ППМ ТП. В зависимости от условий реа­лизации технологического процесса посредством обратной связи воз­можно воздействие данных технологического процесса на выбор конст­руктивных элементов режущего инструмента.

Аналогично связь f₆ характеризует влияние выходных параметров технологического процесса на формирование участка по изготовлению инструментов. Если имеются определенные ограничения на оборудова­ние, производственные площади и другие параметры производства, то это, в свою очередь, повлияет на структуру технологического процесса. Аналогично и влияние связи f₇ на проектирование участка, что в некото­рых случаях может предотвратить проектирование варианта технологи­ческого процесса на инструмент из-за несоответствия производственных условий выбранной конструкции инструмента.

Несколько другой характер имеют связи /₂... /₅. Они характери­зуют взаимодействие элементов информационной среды в виде БД на конструирование, технологию изготовления и проектирование производ­ственных участков.

М(Г_МС1) - *4

С целью фиксации количественных характеристик структуры ре­шаемой задачи схему, представленную на рис. 14.1, можно отобразить в виде мультиграфа Г_МС1 (рис. 14.2) с соответствующей матрицей смежности

*1	*2	*3		*4	*5	*6	*7
*1
*2
*3
х4
*5
*6
*7

где

0, еслиЕ(х,) * {дс_у}, £"'(*,•) * {*,};

1, если Е(х,) = {*,•}, Е~^х(х/) = {*,-}; п, где и - число петель.

х,

Рис. 14.2. Мультиграф отображения схемы набора ППМ

Числа на главной диагонали определяют количество петель при вершине, которое соответствует числу ППМ или БД. Числа, расположен­ные не на главной диагонали, отображают наличие прямых и обратных связей между ППМ и БД. Если каждому числу (или каждой единице чис­ла) присвоить количественный показатель (например, требуемый объем памяти, время счета и т.п.), то возможны оценка предполагаемой струк­туры САПР РИ и, следовательно, последующий выбор параметров орга­низационной структуры и технических средств.

14.2. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНЫХ МОДУЛЕЙ ПО ВЫБОРУ И РАСЧЕТУ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЖУЩИХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Структура задач конструирования режущего инструмента, пред­ставленного на рис. 14.1 набором ППМ, в общем виде не раскрывает со­держания и направлений развития проектных модулей по конкретным направлениям. Целесообразно представить схему развития конструиро­вания как автономную САПР конструирования РИ (рис. 14.3). По данной схеме САПР конструирования задан в сочетании с САПР вспомогатель­ного инструмента (САПР ВИ). При сочетании таких САПР возрастает надежность выбора оптимальной комбинации режущего и вспомогатель­ного инструментов для заданного технологического процесса и, кроме того, расширяется информативность как САПР РИ, так и САПР ВИ.

Рис. 14.3. Схема набора ППМ конструирования режущих инструментов

Раскроем содержание блоков, приведенных на рис. 14.3.

Перечисление номенклатуры инструментов, диапазон их размеров, материал инструментов и другие параметры, т.е. краткая характеристика САПР РИ на каждый тип инструмента содержится в отдельных ППМ (блок I) или на все инструменты в целом в одном ППМ.

В блоке 2 сосредоточены ППМ на проектирование цельных режу­щих инструментов (САПР РИЦ). При разработке конкретных САПР РИ целесообразно объединять в группы сходные типы лезвийных инстру­ментов (рис. 14.4), что позволит использовать для них одни и те же про­ектно-расчетные модули.

В качестве примера можно выделить ППМ цельных сверл и зенке­ров. Большой набор различных типов цельных сверл не позволяет уста­новить единую методику проектирования. Мелкоразмерные спиральные сверла (диаметром 0,08... 1,0 мм) имеют свои особенности проектирова­ния, а ступенчатые и перовые сверла не укладываются в рамки методики проектирования обычных спиральных сверл, однако одинаковые модули по выбору инструментального материала, назначению размеров хвосто­виков и других параметров можно использовать для двух, трех и более типов инструментов.

Мелкоразмерные спиральные

Спиральные

		Выбор хвостовика
	/// САПР РИД —

Рис. 14.4. Схема интеграции проектных модулей для осевой группы

инструментов

ППМ конструирования цельного инструмента поддерживается БД стандартного или нормализованного инструмента (блок 3) с соответст­вующей системой баз данных (блок 4) (см. рис. 14.3). В данном случае БД может быть общей для САПР РИ и некоторого производственного участка.

Системы проектирования сборного режущего инструмента (САПР РИС) функционируют как САПР узлов и деталей сборного режущего инструмента (блок 5).

Если задачей САПР РИЦ является проектирование одной детали, то САПР РИС предназначена для проектирования нескольких деталей (от двух и более) с последующей их компоновкой. Следовательно, САПР РИС по содержанию принципиально отличается от САПР РИЦ и ППМ, предназначенных для проектирования цельных инструментов, но не при­годных для проектирования сборных инструментов.

Сборный инструмент имеет признаки гибкой конструкции, о чем сказано выше. Целесообразно выделить ППМ на проектирование сборно­го инструмента, отличающегося по степени гибкости:

в блоке 6 содержатся ППМ на проектирование сборного нерегули­руемого инструмента;

в блоке 7 ППМ на проектирование инструмента, регулируемого на размер;

в блоке 8 ППМ на проектирование инструмента с регулировкой по геометрическим параметрам;

в блоке 9 ППМ на проектирование инструмента, имеющего наи­высший показатель гибкости.

Каждый ППМ поддерживается БД (блоки 10-13), информационно объединенной в СБД (блок 14).

Развитие САПР РИС на предприятии по данной схеме будет способ­ствовать внедрению конструкций инструмента, соответствующих уровню автоматизации производства в целом.

Характеристика ППМ на проектирование вспомогательного инстру­мента содержится в блоке 15 с последующим разбиением ППМ на груп­пы с учетом степени гибкости вспомогательного инструмента: оправки стационарные с переходниками (блок /б); оправки-ускорители, позво­ляющие увеличивать частоту вращения инструмента по отношению к частоте вращения шпинделя (блок 17); оправки реверсивные с изменени­ем направления вращения на противоположное (блок 18)\ оправки с из­менением направления движения под углом 90° (блок 19).

Каждый ППМ информацион­но поддерживается базой данных (блоки 20-23).

Взаимодействие проекти­рующих систем между собой и степень их перекрытия друг дру­гом по составляющим модулям зависят от задачи САПР РИ, типа инструмента, вида производства и других факторов. Каждая система может функционировать само­стоятельно, однако по мере разви­тия и расширения возможностей систем, а также их количественно­го накопления степень интеграции возрастает (рис. 14.5).

14.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

При решении задач автоматизации проектирования основные свой­ства и характеристики режущих инструментов описывают с помощью формальных математических моделей, обеспечивающих адекватность и сохраняющих наглядность и необходимую содержательность.

Основные требования, предъявляемые к математической модели: адекватность и простота представления исходного объекта; информационная сложность, т.е. возможность перехода от одной математической модели к другой, от объекта к модели и обратно; удовлетворение требований к объему памяти ЭВМ; простота обработки и наглядность.

Выбор варианта математической модели зависит от постановки за­дачи проектирования режущего инструмента. При оснащении технологи­ческого процесса инструментом возникают различные уровни решения задач проектирования: первый уровень - поиск требуемого типоразмера инструмента; второй уровень - корректировка параметров нормализо­ванного инструмента; третий уровень - проектирование нового (специ­ального) инструмента.

Ввиду того, что задача третьего уровня предполагает проектирова­ние инструмента в полном объеме, а задачи первого и второго уровней - только некоторых параметров, остановимся на формировании математи­ческих моделей при решении задач третьего уровня.

При анализе и синтезе конструкций инструментов при автоматизи­рованном проектировании определенные удобства представляют графо­вые модели, обладающие наглядностью и универсальностью и допус­кающие использование ЭВМ. В этой связи любую конструкцию режуще­го инструмента можно представить в виде графа = (х, Е), показанного на рис. 14.6. Здесь каждая вершина и ребро определяют часть конструк­ции инструмента, конструктивный элемент или параметры части конст­рукции или конструктивного элемента.

Ребро /| представляет подмножество множества вершин графа /, ci и одновременно /, ={х₁,х₂,х₃,х₄}. Если х,-х₄, в свою очередь,

П

являются множествами, то /, = (У лг_{.

i=i

Рис. 14.6. Граф отображения конструкции инструмента

Предметная ориентация ребер и вершин графа характеризуется вы­ражением Г\ = (х, Е). Ребро 1_Х определяет область формирования основ­ных частей инструмента: (РЧ) - рабочую часть; х₂(КЧ) - калибрующую

часть; *з(НЧ) - направляющую часть; х₄ (КРЧ) - крепежную часть.

"I

Ребро 1_х1 = О х_и формирует область конструктивных элементов ра-

i=i

бочей части: (ЛИ) - лезвие инструмента; *|₂(ПП) - переднюю поверх­

ность; Х|з(ЗП) - заднюю поверхность. Для конкретных инструментов этот перечень может быть расширен от до х_п1 в зависимости от числа конструктивных элементов.

Дата добавления: 2015-09-29