LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування параметрів процесу контурної обробки кінцевими фрезами на основі моделювання процесу різання та точності обробки

керуванням.

Предмет досліджень - застосування прогнозуючого моделювання процесу контурної обробки кінцевими фрезами для призначення раціональних подач різального інструменту на етапі підготовки керуючих програм для фрезерних верстатів з числовим програмним керуванням.

Методи дослідження - системний підхід на основі наукових положень теорії проектування різальних інструментів, теорії різання матеріалів, теорії технології машинобудування, методу джерел теплоти, методу кінцевих елементів та теорії об'єктно-орієнтованого програмування.

Запропоновані, в дисертаційні роботі, математичні моделі, алгоритми, результати і висновки підтверджені чисельними моделюючими та експериментальними дослідами.


Наукова новизна одержаних результатів:

1. Запропоновано, обґрунтовано і реалізовано новий підхід в вирішенні проблеми моделювання процесу контурної обробки кінцевими фрезами на основі поєднання методики дискретного моделювання із термомеханічним підходом щодо процесу різання пластичних металів.

2. Розроблено теоретичні основи комплексного моделювання контактних напружень, температур і інтенсивності теплових потоків на робочих поверхнях різального леза зуба кінцевих фрез.

3. Розроблено теоретичні основи реалізації системи прогнозування параметрів процесу контурної обробки кінцевими фрезами на основі об'єктно-орієнтованого проектування.

Практичне значення отриманих результатів. На основі теоретичних досліджень і розроблених математичних моделей підготовлено комплекс методичного та програмного забезпечення, що може бути використаний на етапах організаційно-технологічної підготовки виробництва та проектування сучасних систем прогнозуючого моделювання процесів механічної обробки.

Результати наукових досліджень використані на етапі організаційно-технологічної підготовки виробництва в ВАТ "Мотор Січ" - Волочиський машинобудівний завод для підвищення ефективності процесів механічної обробки. Економічний ефект від впровадження системи прогнозуючого моделювання процесу контурної обробки склав 5000 гривень.

Особистий внесок здобувача. Результати наукових досліджень отримані автором самостійно. Постановка задач і аналіз отриманих результатів виконані у співпраці із науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідались на міжнародних науково-технічних конференціях "Ресурсо та енергозберігаючі технології в легкій, текстильній промисловості та сервісі" (м. Хмельницький 2000 р.), "Процеси механічної обробки, верстати та інструмент" (м. Житомир 2001 р.), "Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї – наука – виробництво" (м. Суми 2001-2002 р, м. Київ 2004 р.).Дисертація в повному обсязі доповідалась на засіданні кафедри технології машинобудування Хмельницького національного університету і на розширеному засіданні наукового семінару кафедри інструментального виробництва Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут".

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано8 наукових праць у фахових виданнях України.

Структура та обсяг роботи. Робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 112 найменувань і додатків. Повний обсяг роботи складає 224 сторінки машинописного тексту з додатками, у тому числі 65 рисунків, 5 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано ряд основних положень, що виносяться на захист, представлено практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі наведено короткий літературний огляд сучасного стану вирішуваної проблеми. Встановлено, що загальна проблема розробки систем прогнозуючого моделювання параметрів процесу механічної обробки містить ряд окремих задач, кожна з яких має самостійне значення: визначення величин контактних напружень, температур і інтенсивності теплових потоків на робочих поверхнях різального інструмента; оцінка стану силової взаємодії різального інструменту та заготовки в процесі виконання операції механічної обробки; розрахунок напружено-деформованого стану різального інструменту та запасу його міцності в досліджуваних умовах різання.

На основі аналізу сучасного стану вирішення вищевказаних задач, стосовно розробки систем прогнозуючого моделювання процесу контурної обробки кінцевими фрезами, сформульована мета та виконана постановка завдань наукових досліджень.

У другому розділі представлено головні аспекти побудови інженерної методики розрахунку об'ємного напружено-деформованого стану кінцевих фрез, що виникає в наслідок силової взаємодії різального інструменту та заготовки. В якості базової методики, щодо вирішення поставленої задачі, використано метод кінцевих елементів (МКЕ).

В зв'язку з тим, що відповідність результатів розрахунку напружень та деформацій різального інструмента методом кінцевих елементів реальному напружено-деформованому стану багато в чому залежить від достовірності відтворення його конструктивних та геометричних параметрів, втілених в розрахунковій кінцево-елементній моделі, особлива увага приділена питанню аналітичного представлення форми гвинтових канавок, оскільки саме вони є основою формування профілю ріжучих зубів кінцевих фрез (рис. 1).

На основі математичних співвідношень отримано аналітичні залежності, що дозволяють розрахувати координати відповідних опорних точок профілю канавки (рис. 2) в полярній системі координат. Таким чином, різальна частина цільних кінцевих фрез може бути представлена набором січень, розташованих вздовж осі інструменту з кроком dH.

Гвинтовий характер зубів кінцевих фрез враховується шляхом повороту кожного наступного січення відносно попереднього на кут dj, величина якого може бути визначена із наступної залежності: dj = 2(dH/Dz)tg(wz). Два суміжних січення утворюють елементарну ділянку різальної частини фрези дискової форми. Кожна елементарна ділянка різальної частини фрези, в свою чергу, розбивається на фрагменти, кількість яких відповідає кількості зубів (рис. 3).

Рис. 1. Конструктивні та геометричні параметри зуба цільних кінцевих фрез

Рис. 2. Схема розташування опорних точок профілю гвинтової канавки фрези

Рис. 3. Схема розбивки фрагмента елементарної ділянки різальної частини фрез на восьмикутні елементи

Рис. 4. Схема розбивки восьмикутного елемента на п'ять окремих елементів тетраедрального типу

В загальному випадку процедура апроксимації об'єму кінцевих фрез окремими тетраедрами є досить складною, оскільки нерідко втрачається наглядність розташування кінцевих елементів даного типу в розрахунковій кінцево-елементній моделі різального інструменту. Тому для запобігання виникнення подібних помилок запропоновано об'єм кінцевих фрез розбивати на восьмикутні елементи типу "цеглинки" (рис. 4), які в свою чергу досить легко до розбиваються на п'ять елементів тетраедрального типу. Таким чином загальна методика формування МКЕ моделі різальної частини цільних кінцевих фрез побудована на основі