ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Методика проектирования призматических фасонных резцов.

Рекомендуемая область пременения

Инструментальные заводы и инструментальные подразделения машиностроительных и приборостроительных предприятий.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта – автоматизация проектирование призматических фасонных резцов.

Применяются: операционная система Windows; текстовый редактор Microsoft Word; чертежно-конструкторский редактор КОМПАС и др.

Обеспечиваются технические характеристики призматических фасонных резцов.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время в механическом крупносерийном и массовом производстве деталей нашли широкое применение фасонные резцы. Они обеспечивают высокую производительность обработки деталей, имеющих сложный фасонный профиль образующей поверхности. При этом достигается высокая точность обработанных деталей при удобстве эксплуатации фасонных резцов.

Однако проектирование фасонных резцов производится в большинстве случаев традиционным (ручным) способом, который не отличается быстротой проектирования, не достигает высокой точности расчета, что в значительной степени относится к расчёту фасонного профиля резца, и не обеспечивает качественного выполнения технической документации.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Современные ПЭВМ позволяют с большой скоростью и точностью производить проектирование призматических фасонных резцов, кроме этого они производят анализ полученных результатов и отыскивают конструктивные оптимальные варианты; то есть, в конечном счете, обеспечивают САПР фасонных резцов. ПЭВМ производят выбор габаритных размеров, определение геометрических параметров режущей части и расчёт размеров профиля призматического фасонного резца, что завершается рабочим чертежом фасонного резца.

1. Исходные данные

Расчёт фасонного резца производится согласно рабочего чертежа обрабатываемой детали.

Обрабатываемая деталь представляет собой сочетание цилиндрического, конического, сферического участков и участка, заданного координатным способом.

2. Графическое и математическое выражения фасонного профиля обрабатываемой детали

Графическое и математическое выражение фасонного профиля обрабатываемой детали определяется относительно координатных осей xи y. Центр координатных осей 0 находится в точке пересечения левого края детали и её оси вращения. Координатная ось yпроводится из центра координатных осей 0 перпендикулярно оси x.

Фасонный профиль обрабатываемой детали на отдельных участках в большинстве случаев состоит из сочетания отрезков прямых линий и дуг окружностей, графическое и математическое выражение которых приведено в табл.1.

Кроме того, координатным способом можно задать фасонный профиль обрабатываемой детали, образующая поверхность которой описывается синусоидой, гиперболой, циклоидой и другими кривыми линиями.

Фасонный профиль обрабатываемой детали условно разделяется на отдельные элементарные участки (отрезки прямых линий, дуги окружностей и т.д.), для каждого из которых определяется математическое выражение.

Пример. Графическое и математическое выражения фасонного профиля обрабатываемой детали следующие.

Графическое выражение – на рис.1

Рис.1 Фасонный профиль детали

Таблица 1

Примечание. Значения a0, a1, a2, a3 и т.д. и b0, b1, b2, b3 и т.д. определяется с точностью до 0,001.

Математическое выражение.

В интервале профиль представляет отрезок линии, параллельной оси детали (оси X), и выражается формулой

Обозначение – ОЛПОД.

В интервале  профиль представляет отрезок линии, заданной по окружности, и выражается формулой .

Обозначение – ОЛЗПО.

В интервале  профиль представляет отрезок линии, заданной координатным способом, и выражается формулами

Y=30,5         при X=16;

Y=28,5         при X=16;

Y=27            при X=17,5;

Y=26            при X=20,5;

Y=25,5         при X=27,5;

Обозначение – ОЛЗКС.

В интервале профиль представляет отрезок линии, наклонной к оси детали (оси X), проходящей через две точки с координатами 27,5; 24,25 для точки 1 и 40,5; 21,75 для точки 2 (см. рис.1), и выражается формулой

,

где: ;

       ;

Тогда окончательно .

Обозначение – ОЛПОД.

3. Водные данные в ПЭВМ

Для расчёта фасонного резца на ПЭВМ необходимы следующие данные:

1. Максимальный диаметр фасонного профиля обрабатываемой детали принимается из чертежа детали, например: .

2. Минимальный диаметр фасонного профиля обрабатываемой детали принимается из чертежа детали, например: .

3. Общая длина L фасонного профиля обрабатываемой детали (вдоль оси детали) принимается из чертежа детали, например: L=48.

4. Тип фасонного резца (призматический или круглый).

5. Материал обрабатываемой детали принимается из исходных данных на деталь, например: Сталь.

6. Твёрдость обрабатываемого материала, только для стали или чугуна, принимается из исходных данных на деталь, например: НВ=2246.

7. Материал режущей части фасонного резца, например: Быстрорежущая сталь.

8. Описание профиля отрезка линии последовательно каждого элементарного участка фасонного профиля обрабатываемой детали.

Вводные данные для отрезка линии, параллельной оси детали (ОЛПОД), содержат:

- значения абсцисс начала и конца отрезка линии, например:

X(1)=0 и X(2)=8

- коэффициент M, характеризующий отрезок прямой линии, принимается равным b0 (таблица 1), например: M=28,5.

Вводные данные для отрезка линии, наклонной к оси детали (ОЛНОД), содержат:

- значения абсцисс начала и конца отрезка линии, например:

X(1)=27,5 и X(2)=40,5;

- коэффициенты Nи Q, характеризующие  отрезок прямой линии, принимаются равными N=a3 и Q=b3 (таблица 1), например: N=-0,192; Q=29,526.

Вводные данные для отрезка линии, заданной по окружности (ОЛЗПО), содержат:

- значения абсцисс начала и конца отрезка линии, например:

X(1)=8 и X(2)=16;

- коэффициенты S, G, B, и W, характеризующие отрезок линии, принимаются равными S=r, G=a4, B=b4, W=1 (выпуклый участок) и        W = -1 (вогнутый участок) (таблица 1), например: S = 31; G = 13; B = 4,25; W = 1.

Вводные данные для отрезка линии, заданной координатным способом (ОЛЗКС), содержат:

- значения абсцисс положения точек на отрезке линии,

X(1) = a1,  X(2) = a5, X(3) = a6 и т.д.  (таблица 1), например: X(1) = 16; X(2) = 17,5; X(3) = 20,5 и т.д.;

- значения ординат положения точек на отрезке линии, Y(1) = b1; Y(2) = b5; Y(3) = b6 и т.д.  (таблица 1), например: Y(1) = 30,5; Y(2) = 28,5; Y(3) = 27 и т.д.

Вводные данные в ПЭВМ следующие:

; ; ;

Призматический фасонный резец; Сталь; НВ=2246; Быстрорежущая сталь;

ОЛПОД; X(1) = 0; X(2) = 8; M = 28,5;

ОЛЗПО; X(1) = 8; X(2) = 16; S = 31; G = 13; B = 4,25; W = 1

ОЛЗКС; X(1) = 16; Y(1) = 30,5; X(2) = 17,5; Y(2) = 28,5; X(3) = 20,5;   Y(3) = 27; X(4) = 24; Y(4) = 26; X(5) = 27,5; Y(5) = 25,5;

ОЛНОД; X(1) = 27,5; X(2) = 40,5; N = -0,192; Q = 29,526;

ОЛПОД; X(1) = 40; X(2) = 48; M = 21,75.

4. Операции, выполняемые ПЭВМ

4.1. Выбор габаритных размеров фасонного резца

Габаритные размеры фасонного резца выбираются в зависимости от максимальной глубины фасонного профиля обрабатываемой детали и коэффициента K, которые определяются по формулам:

,                                             (1)

,                                             (2)

где  и - максимальный и минимальный диаметры фасонного профиля обрабатываемой детали: L– общая длина фасонного профиля обрабатываемой детали (вдоль оси детали).

Пример:

ММ,

.

Габаритные размеры призматического фасонного резца (рис.2) выбираются из табл. 2.

Пример: Для  мм и K = 3,6 из табл. 2 габаритные размеры фасонного резца следующие: B = 25 мм; H = 90 мм, E = 10 мм; A = 30 мм; F = 20 мм; R = 1 мм.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Применение методики позволяет с большей скоростью и точностью производить проектирование призматических фасонных резцов, проводить анализ полученных результатов и отыскивать оптимальные конструктивные варианты, позволяет снизить эксплуатационные расходы в 3 раза за счет снижения требований к квалификации персонала. Срок окупаемости не более 6 месяцев.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Высокая производительность. При расчете фасонного резца для обработки детали средней сложности затрачивается 10 – 15 минут, в то время как при традиционном неавтоматизированном расчёте необходимое время проектирования инструмента составляет 1-2 рабочих дня.

Новые потребительские свойства продукции

- снижение затрат времени при проектировании резцов;
- высокая эффективность.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам.

Стадия и уровень разработки

Автоматизированное проектирование призматических фасонных резцов полностью разработано и внедрено на ряде предприятий города Пензы.

Предлагаемые инвестиции

0,1 млн. руб.

Рынки сбыта

Инструментальные заводы и инструментальные подразделения машиностроительных и приборостроительных предприятий.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология имеет аналоги на мировом рынке, но имеет значительно большую стоимость.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

4

Дата поступления материала

15.12.2006