CC BY
126
Места установки штырей
Рис. 1. Положение панели относительно общей конструкции
Ютопанель
Штырь
''Оснобная конструкця'
Рис. 2. Разработанный узел
УДК 669.713.7
В. М. Хилько, К. А. Пасечник, А. Ю. Фаррахова Научный руководитель - Н. А. Амельченко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ РКТ С НАЛИЧИЕМ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Приведена последовательность разработки технологии изготовления изделий РКТ на примере использования комплекта программных средств. Рассмотрены основные этапы создания управляющих программ для станков с ЧПУ с применением CAD/CAM систем при обработке винтовых поверхностей.
Современное машиностроение предполагает функционирование многочисленных взаимосвязанных технических средств различных объектов производства на основе компьютерной техники, современного оборудования с числовым программным управлением и применение САПР конструкторско-
технологического назначения. Оснащение производства современными станками с ЧПУ в корне меняет подходы к разработке технологии обработки деталей. Подготовка УП, обеспечивающих 3-х, 4-х и 5-ти осевую обработку, в ручную становится очень трудоемкой и практически невыполнимой, что вызывает
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
необходимость применения специального программного обеспечения и средств вычислительной техники.
В настоящее время в производство широко внедряются программные продукты САПР - системы CAD/CAM/CAE, обеспечивающие сквозное проектирование.
Использование возможностей CAD систем, например, SolidWorks, КОМПАС, Autodesk Inventor и др., позволяет создавать электронный чертёж или SD-модель детали любой сложности и конфигурации. При этом появляется возможность объёмного изображения объекта разработки, что упрощает процесс редактирования и исправления ошибок, допущенных в конструкции и на рабочих чертежах при отработке изделия на технологичность.
Наиболее перспективным направлением при разработке технологии изготовления сложных деталей в настоящее время является применение современных CAM систем: например, CATIA, Mastercam, Pro/ Engineer, Delcam, SprutCAM и др., которые отличаются интерфейсом и техническими возможностями [1].
В настоящей работе в качестве объекта разработки представлены детали с наличием винтовых поверхностей, расположенных по наружному контуру. Подобные детали в большей части изготавливаются для изделий ракетно-космической отрасли и судостроения. На рисунке приведены типовые представители деталей с наличием винтовой поверхности.
Типовые представители деталей с наличием винтовой поверхности
При разработке технологии изготовления и управляющей программы использовано лицензионное программное обеспечение CAD система SolidWorks и CAM система Mastercam, с модулем Mastercam Multi-Axis, позволяющим программировать 4-х-, 5-ти координатную обработку. Модуль обеспечивает верификацию многоосевой обработки и имеет графический редактор, который может быть использован для построения 3-D модели детали.
Процедура работы с CAM системами упрощается, если созданы 3Б-модели детали и заготовки с применением совместимых CAD систем. Сохранение 3D-модели заготовки, например, при работе с системой Mastercam, SprutCAM или Delcam, производится в формате .STL, а модели деталей - с расширениями: .igs, .SLDPRT и других форматах. Далее файл напрямую конвертируется в САМ систему
В общем случае процесс работы в CAM-системах может быть поделен на четыре этапа [2]. На первом этапе осуществляется ввод и подготовка данных, построение 3-D модели детали.
На втором этапе для расчета траектории следует указать тип станка, подходящего для многоосевой обработки. При этом используется текстовое меню Machine Type. Далее указывается модель станка, например, MILL 4-AXIS VMC MM.MMD. Доступ к назначению стратегии обработки осуществляется при помощи меню Toolpaths. Здесь определяются этапы черновой и чистовой обработки. Mastercam просит выбрать геометрию, подлежащую обработке. При этом следует указать тип режущего инструмента, назначить режимы и глубину обработки. Необходимо также задать допустимую высоту холостых перемещений инструмента, указать точность расчетов, шаг по глубине, направление фрезерования, точку входа и др. Следует также произвести настройку параметров траектории. После этого система производит необходимые расчеты, формирует операцию и приводит траекторию режущего инструмента.
Третий этап работы над программой связан с верификацией. Чтобы наглядно проследить движение инструмента по рассчитанной траектории необходимо выбрать Backplot. В появившейся закладке можно узнать о машинном времени обработки, текущих координатах инструмента и виде перемещения. Прежде чем запустить верификатор, следует настроить процесс графической имитации обработки, определить тип и размеры заготовки. При верификации траектории осуществляется лишь предварительная проверка траекторий и правильность настройки технологических параметров. Mastercam визуально обозначит места на заготовке, где обработка не была произведена или где произошёл зарез или ошибка.
На последнем этапе, после проведения верификации и исправления всех недочётов технологом-программистом, производится поспроцессирование промежуточного файла, называемого CL-файлом, в файл управляющей программы (УП) в строгом соответствии с форматом программирования конкретного станка. Математическая модель обработки CAM системы проходит через постпроцессор для конкретного оборудования и создается NC файл управляющей программы в виде G и M-кодов, который переносится на выбранный станок с помощью флешкарты или передаётся по сети через СОМ-порт прямо на станок. Для передачи УП, размер которых превышает свободный объём памяти СЧПУ, используется режим DNC.
Практика показала, что применение CAD/CAM систем при программировании обработки сложных поверхностей с применением станков с ЧПУ, значи-
тельно сокращает процесс разработки управляющих программ и является наиболее эффективным при выполнении единичных заказов. При изготовлении деталей партиями обеспечивается минимальный разброс погрешности обработки, достигается высокая точность и качество поверхности.
Библиографические ссылки
1. Каталог САПР. Программы и производители. М. : Солон-Пресс, 2006. 608 с.
2. Ловыгин А. А., Васильев А. В., Кривцов С. Ю. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система. М. : Эльф ИПР, 2006. 286 с.
© Хилько В. М., Пасечник К. А., Фаррахова А. Ю., 2013
УДК 621.9.06:
А. В. Чумакова, А. В. Котов, Е. А. Саламатова, А. А. Петухова Научный руководитель - Н. А. Амельченко Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Выявлены возможности повышения эксплуатационных характеристик режущего инструмента за счет применения нанотехнологий. Приведены сравнительные характеристики наноструктурных твердых материалов и нанопокрытий.
Оснащение предприятий современным оборудованием с числовым программным управлением в настоящее время позволяет создавать надежную конкурентоспособную продукцию на уровне мировых образцов. Основными производителями такой продукции являются предприятия оборонно-промышленного комплекса, авиационная и ракетно-космическая промышленность, автомобилестроение, тяжелое и энергетическое машиностроение, судостроение, нефтегазовый комплекс и другие отрасли.
Производство высокотехнологичной продукции связано с применением жаростойких труднообрабатываемых материалов, доля которых возросла с 10% до 80%. Это значительно меняет процессы механической обработки. Повышенные требования предъявляются к стойкости режущего инструмента и улучшению его эксплуатационных характеристик.
Как известно [1], для изготовления режущего инструмента в основном применяют четыре группы инструментальных материалов: инструментальные стали, твердые сплавы, режущая керамика и сверхтвердые материалы. Как показывает практика, на один из данных инструментальных материалов не является универсальным и по значениям вязкости, прочности, износостойкости и твердости не всегда удовлетворяют требованиям потребителя.
На основе анализа выявлено, что инструментальные материалы на сегодняшний день не в полной мере удовлетворяют требованиям потребителей, что вызывает необходимость приобретать дорогостоящий режущий инструмент импортного производства.
В последнее время в мире и в России наметились определенные тенденции по внедрению в производство режущего инструмента достижений нанотехноло-гий. Наиболее перспективными нанотехнологиями в производстве режущего инструмента являются: нанесение наноструктурных покрытий; наномодификация поверхностного слоя; компактирование нанодисперс-
ных порошков; производство режущего инструмента из объемных наноструктурных материалов; производство инструмента из нанопорошков алмаза и сверхтвердых материалов и др.
Широкое практическое использование нанотехно-логий является важнейшим стратегическим направлением развития высокотехнологичных производств. Все большее применение в производстве режущего инструмента находят наноструктурные твердые материалы, полученные методом компактирования нано-дисперсных порошковых композитов на основе карбидов с металлами-связками. Данные наноструктур-ные материалы по прочности, ударной вязкости и износостойкости значительно превосходят аналогичные материалы с обычной, зернистой структурой. Высокие характеристики наноструктурных материалов объясняются тем, что между частицами разных фаз ^С и Со) формируются трехмерные контакты, в результате чего формируется достаточно плотная структура. Однако при механическом перемешивании очень трудно обеспечить равномерное распределение ультрадисперсных порошков WC и Со. Степень однородности механического перемешивания не позволяет получать в спеченном продукте зерна размером меньше 300 нм. В последнее время разработан ряд новых химических методов, которые позволяют получать нанофазный порошок на основе кобальтовой связки с размером частиц 30-40 нм. Такие материалы уже нашли широкое применение при изготовлении цельных твердосплавных микросверл для изготовления печатных плат в приборостроении.
Другим направлением применения нанотехноло-гий в производстве режущего инструмента является нанесение наноструктурных покрытий на его режущую часть методами термического напыления. Установлено [2], что у наноструктурных покрытий с размером зерен менее 100 нм происходит резкое улучшение физических характеристик.
