ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Приложение к ИЛ № 08-024-03

Результат выполнения НИР.

Анализ сложившейся методологии проектирования сложнорежущего инструмента показывает, что она не в полной мере соответствует возможностям современной технологической службы, оснащенной вычислительной техникой.

Существующие методики проектирования, в первую очередь профилирования, режущих инструментов (РИ) сложились в ходе длительного процесса развития и совершенствования и, естественно, изначально были ориентированы на ручные вычисления. Имеющиеся методики проектирования инструментов можно разделить на графические и аналитические. Графические методики разработаны с использованием аппарата начертательной геометрии, аналитические - на основе элементарной, аналитической и дифференциальной геометрий. Первая группа в большей степени отражает реальные процессы формообразования, происходящие при обработке, но низкая точность ручных построений ограничивает область использования таких методик. Аналитические методики обеспечивают высокую точность проектирования, удобны для автоматизации с помощью ЭВМ, однако лишены наглядности, а усложнение применяемого аналитического аппарата затрудняет понимание их сущности для инженеров-производственников. Кроме этого, они требуют в большинстве случаев описания поверхностей, линий математическими зависимостями. Это не всегда возможно, особенно при работе переточенным инструментом. Аналитические методики практически не позволяют учесть технологические факторы - точность изготовления инструмента детали, биение шпинделя и т.п. Поэтому их реализация в автоматизированном проектировании хотя и сокращает срок технической подготовки производства, но мало влияет на повышение качества проектных работ.

Одним из перспективных направлений в проектировании инструментов является отказ от аналитического описания профилей и применение методов дискретной математики. К таким методам можно и отнести разработанную нами методику проектирования режущих инструментов, которая заключается в разработке единой системы, основанной на использовании проектных процедур достаточно большой общности и по возможности наиболее приближенным к реальным процессам формообразования. Ее особенность в использовании графических методик профилирования, т.е. аппарата начертательной геометрии. Реализация же проекционных и прочих процедур выполняется на основе аналитической и дифференциальной геометрий. Проектирование сопровождается отображением объекта проектирования, т.е. предлагаемая методика по форме является графической, по существу - аналитической. Такое построение методик профилирования инструментов обеспечивает высокий уровень наглядности в сочетании с высокой точностью.

В результате анализа процессов формообразования и возможностей предлагаемого математического аппарата была сформирована совокупность проектных процедур. Их можно разбить на три группы: проекционные, твердотельные и геометро-кинематические. Эти приемы ориентированы не на тип инструмента, а на определенную совокупность формообразующих движений пары инструмент-деталь, что обеспечивает весьма высокую степень общности проектных процедур.

На основе предлагаемой методологии реализованы методики проектирования большинства инструментов-представителей различных групп - фасонных резцов и фрез, червяных фрез, долбяков, дисковых инструментов для обработки винтовых поверхностей, которые позволяют оценивать влияние практически всех этапов процесса изготовления инструментов, начиная от конструктивных упрощений профиля инструментов, погрешностей изготовления и заканчивая изменениями геометрии инструмента, возникающими при переточках.

Весьма эффективно в рамках разработанной методики выполняется решение так называемой обратной задачи - задачи определения величины погрешности, получаемой при обработке детали определенным инструментом. Эта эффективность особенно заметна при проектировании обкаточных инструментов, для которых применение традиционных методов не всегда возможно и удобно.

Разработанная методология, созданные на ее основе частные методики проектирования инструментов, реализованные программно, позволяют решать широкий круг вопросов проектирования, которые обычно либо не рассматриваются, либо решаются на основе эмпирических рекомендаций. В частности, эти методики позволяют научно обоснованно назначать допуски на изготовление инструментов. В ряде случаев, например, для обработки винтовых канавок дисковым инструментом имеется возможность учесть не только конструкторские, но и технологические факторы - межцентровое расстояние между осями инструмента и заготовки, угол разворота и др. Такое комплексное решение задач проектирования инструмента позволяет существенно повысить качество как самого инструмента, так и обрабатываемых деталей.

Программная реализация разработанных методик выполнена в среде графического редактора AutoCAD с использованием языков AutoLISP и C (C++).