CC BY
8
8. Георгиев В.П. Р-'егулярность структуры в тонких слоях / В.П. Георгиев [и др.] // Порошковая металлургия. - 1987. - № 6. - С. 69 -- 71.
SUMMARY
Necessity of introduction of numerical criterion thin wail for powder pipes is proved The settlement sham for his definition is offered. Dependence in which mechanical properties of plastxized material are taken into account this received. The received dependence is intended for calculation of critical thickness of a wall of a porous pipe.
VДK 621.914.3-5?
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ФОРМОКОПИРОВАНИЕ НА СТАНКАХ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ
СТРУК ГУРЫ
А-Н. Свирский
Воплощение первичной информационной модели нового изделия в конструкционном материале является важной составной частью промышленного формообразования [1]. В настоящее время указанный процесс формокопирования часто осуществляется механической обработкой загоювок нэ металлорежущих станках. Известно что основу кинематики резания составляют реализованные в виде линий резания а) геометрическая форма режущих кромок инструмента и б) результирующая тпаек^ория рабочих движений исполнительных органов несущих инструмент и заготовку [2]. В работе [3] впервые была предпринята попытка раздельного рассмотрения метщов геометрического формообразования и резания и специально подчеркивалось, что пеовые служат теоретической базой для вторых. Там же дана характеристика метода формоооразования оораооткой резанием на основе срязи производящих линий режущей части инструмента и движении исполнительных органов станка. Однако производящие линии инструмента связываются с реальными режущими кромками, а производяшие линии исполнительных движений - с проекциями результирующего движения на координатные плоскости. В этой ситуации автором статьи [4] предлагается в качестве идентификатора связи и различия методов геометрического формообразования и обработки оезанием принять материальную точку режущей кромки инструмента - точку контактного взаимодействия заготовки и инструмента (станка1) Здесь же показано что контакт инструмента и заготовки по линии не обладает инвариантными свойствами точечного контакта т.к. например реальная режущая шомка фрезы воплощена в виде винтовой линии однако ооразующая цилиндрической поверхности как компонента геометрического формообразования фрезерованием отображается в виде плоской линии - прямой. Таким образом принципиальной особенностью самого оошего метода формообразования поверхностей оезанием - метода следа - является одновременное генерирование образующих и напоавляющих линий путем движения их общей точки которая является также точкой характеризующей контакт заготовки и инструмента (рис. 1а).
Формокопирование резанием осуществляется на основе той или иной схемы распределения рабочих движений исполнительных органов несущих заготовку и инструмент В структуре формообразующих движений различают простые и сложные рабочие движения исполнительных органов В станках традиционной кинематической и компоновочной структуры любое сколь угодно сложное движение реализуется суперпозицией нескольких простых «плоских» движении (рис 16) которые: «1) совершаются в^оль или вокруг координатных осей по прямой или окружности соответственно 2) принадлежат только какому-либо одному исполнительному органу и 3) не могут быть далее разложены на составные выполняемые однопременно» [4]. Траектории таких простых движений заложены в конструкции станка (рис. 1в) как «эталоны геометрической информации» [61
Вестник У О ВП У 69
1_
реализуемые в прямолинейных и круговых направляющих компонентах. Однако из-за специфики формообразования режущим клином в частности, точением имеет место известная погрешность микрогеометрии производимой поверхности (рис. 1г) на которс впрочем в случае резобонарезания зиждется сам технологическии метод (рис. 1д).
1 . Ф(В,)
1 - образующая линия. 2 - направляющая линия
а;
7 ~>)В
п
I
п
Ф(В1) - вращательное фоомоооразующее движение скорости резания, Ф(П2) - поступательное формообразующее движение подачи
б)
т
. / У
I- исполнительный орган; В, П-вращательное и поступательные движения
в)
Шпиндель
Б - подача на оборот ?- глубина резания
г)
Р.
1 - суппорт. 2 - гайка ходового винта 3 - ходовой валик, /х /у- гитары настройки ходового валика и винта соответственно. Р- шаг винта, Рм - шаг полученной
резьбы Д)
Рисунок 1 - Особенности формокопирования оезанием пои точении
/
На руоеже ХХ1-го века появилось металлорежущее оборудование с параллельной кинематической структурой, в котором отсутствует чрезмерно жесткая связь между методом геометоического формоооразования с одной стороны и физико-технологическим эффектом обработки режущим клином с другой стороны [6 7]. Прежде всего это связано с тем, что в конструкции станка нет традиционных эталонов геометрической информации в виде прямолинейных и круговых направляющих компонент формообразования. При использовании параллельной кинематики пространственное положение материальной точки контактного взаимодействия инструмента и заготовки и тоаектория ее движения в поостранстве 0беспечивае1ся управлением /-координатами - значениями переменных длин плач*- несущих платформу с режущим инструментом, например, фрезой со сферической исходной поверхностью (рис. 2).
1 - стол с оораоатываемой заготовкой, 2 - шарнир, связанный с платформой, 3 -шпиндель 4 - штанга 5 - шарнир связанный с основанием, 6 - двигатель
Рисунок 2 - Станок параллельной кинэматической ст руктуры типа «гексапод»
Известно [Я] что «поверхность детали может быть правильно фоомообразована» резанием, если:
- существует сопряженная с ней исходная инструментальная поверхность:
- в текущей точке ее касания с исходной инструментальной поверхностью нормали к ним противоположно направлены;
- нет локального внедрения инструмента в деталь (интерференции) в дифференциальной окрестности каждой точки их касания:
- вне дифференциальной окрестности каждой точки ее касания с поверхностоЮ инструмента эти поверхности не интерферируют одна с другой
- смежные участки исходной инструментальной поверхности не пересекаются между собой
- в процессе дискретного формообразовании результирующая погрешность не превышает допуск на точность оЬраоотки
Попутно отметим, что необходимость выполнения шестого условия ограничивает максимально допустимую величину подачи инструмента вдоль и поперек строк формообразования (т е. производительность фоомокопирования) при обработке сложных поверхностей деталей на многокоординатных станках с ЧПУ.
В раРоте [81 приведена мгновенная принципиальная кинематическая схема многокоординагного формоооразования (рис. 3), которую при обраоотке сложных поверхностей необходимо реализовать на любом металлорежущем станке включая станки с параллельной кинематикой. Качество и эффективность этой реализации во
многом определяются точностью управления и быстродействием электропривода исполнительных движений.
И - исходная инструментальная поверхность, Д - обрабатываемая поверхность
Рисунок 3 - Мгновенная принципиальная кинематическая схема многокоординатного формообразования
Для эффективной реализации высокоскоростной и высокоточной обработки сложной поверхности путем управления /-координатами параллельной кинематическом структуры станка целесообразно использовать гиокие программно-технические комплексы типа PCNC (Personal Computer Numerical Control) на основе двух персональных компьютеров [91. Один из чих оснащенный операционной системой Windows, осуществляет ингерсЬейс пользователя. Другой - с любой операционной системой, поддерживающей протокол TCP'IP - реализует функции управления исполнительными механизмами приводов станка Более перспективной является однскомпьютерная схема PCNC (рис. 4) Здесь вторая машина может быть заменена платой встроенного программируемого контроллера и интерфейсными платами контроллеров следящих приводов и автоматики. В качестве операционной системы для однокомпьютерной архитектуры PCNC может использоваться Windows с дополнительными устройствами расширения реального времени на уровне устройств [10]. Приведенная архитектура однокомпьютерной системы дает общее представление о принципах открытой архитектуры применительно к ЧПУ. четкое разгоаьичение между системным, прикладным и коммуникационным компонентами: возможность независимого развития любого из этих компонентов как на основе оригинальных разработок, так и путем встраивания покупных программных систем; клиент-серверная организация взаимодействия подсистем; стандартизация интерфейсов и транзакций [9].
z
Рисунок 4 - Однокомпьютерныи вариант системы РС1МС
Таким оОразом прямое компьютерное управление станком с параллельной кинематикой позволяет повысить эффективность точного воплощении в конструкционном материале математической модели поверхности сложной формы за счет осуществлении взаимной независимости методов геометрического формообразования и обработки резанием.
5.
Список использованных источников Свинский Д.Н. Прикладные аспекты формокопирования // Вестник ВГТУ. 2004, вып. 6. с. 55-59.
Грановский ПИ. Кинематика резания. - М Машгиз 1948 - 200 с. Федотенок A.A. Кинематическая структура металлорежущих станков. - М Машиностроение 1970.-407 с.
Колыбеико E.H. Идентификатор связи и различия методов геометрического формооОразования и обработки резанием // СТИН, 2003, № 8 с. 33-36.
[рубман С.А. и др. Экономический и технический аспекты применения оборудования с ЧПУ. Обзор. - М НИИмаш, 198?. - 48 с Свирпкий Д.Н. Ким Ф.А. Новое поколение компактных мехатронных обрабатывающих систем с параллелиной кинематикой // Вестник ВГТУ. 7.005, вот. 7, с. 64-68.
Свирский Д.Н. Компьютеризированные манипуляционные станки параллельной кинематической структуры для компактных систем машиностроительного производства // Вестник ПГУ 2005, 10 с 158-161. Радзевич С.П. Формообразование поверхностей деталей. Основы теории - Киев. Растан. 2001. - 592с.
Соломенцев Ю.М Сосонкин В. Л Мартинов ГМ Построение персональных систем ЧПУ (PCNC) по принципу открытых систем // Информационные технологии и вычислительные системы 1997, №3, с.68-75.
10 Митин Г.П. Предг,ссылки развития однокомпьк^ерных систем ЧПУ класса PCNC // Автоматизация коьсгрукгорско- технологического проектирования, вып. 5. Режим доступа: htt' '://maqa¿¡ne.stariKin.ru/arch/n 05/ai1/1 /"/index.html
7
8.
9.
SUMMARY
The contradiction between the mathematical metnoo of a compiex surface determination and the physical method of its machining oy cutting is .nvesugated. The way for improving the complex form surfaces manufacturing on the oase of the computer control of a metal cutting machine-tool with the parallel kinemaucs .s offered.
