CC BY
78
оо ео I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
УДК 62-1/-9 БОГ: 10.26731/1813-9108.2018.1(57).41-49
М. Д. Урманов 1, Р. К. Насыбуллин 1, Р. А. Биктимиров 1, Р. М. Хусаинов 2
1ПАО «Камский автомобильный завод», г. Набережные Челны, Российская Федерация 2 Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Российская Федерация Дата поступления: 16 января 2018 г.
ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ МОДУЛЯ IMACHINING НА ПРОИЗВОДСТВЕ
Аннотация. В статье затронута тема повышения производительности при фрезеровании различных типов деталей. Описаны основные особенности высокоскоростной обработки и проведён анализ существующих проблем, возникающих при работе с данной стратегией. Затронуты проблемы: по назначению режимов резания, режущих инструментов, зависимости CAM-системы от характеристик станков с ЧПУ. Выявлены необходимые особенности для CAM-систем при работе с данным модулем.
Проведена оценка применимости модуля iMachining в качестве стратегии повышения производительности при технологической подготовке производства и сокращения основного времени операции, в которых предусматривается большой объем снимаемого материала. Сделано теоретическое обоснование выбора данного модуля: рассмотрены особенности генерации траекторий и удобство работы пользователя в данной системе.
Проведен сравнительный анализ стратегий традиционного глубокого фрезерования и высокоскоростной об-работки с применением модуля iMachining: проанализированы особенности построения траекторий при использовании данных стратегий. Выполнена тестовая обработка по металлу литьевой оснастки с применением данного модуля, проведена оценка полученных результатов: по машинному времени, состоянию режущего инструмента после обработки и качеству получаемой детали. На основании полученных данных сделан вывод: о возможности применения данной стратегии на производстве, об особенностях использования режущих инструментов, назначения режимов резания, использования станков с числовым программным управлением и об удобстве работы пользователя данной системы.
_Ключевые слова: imachining, высокоскоростная обработка, CAM-система, режущий инструмент._
M. D. Urmanov \ R. K. Nasybullin \ R. A. Biktimirov \ R. M. Khusainov 2
1PAO "Kamsky Automobile Plant", Naberezhnye Chelny, the Russian Federation 2 Kazan (Privolzhsky) Federal University, Kazan, the Russian Federation Received: January 16, 2018
ASSESSING THE PRODUCTION APPLICABILITY OF THE IMACHINING MODULE
Abstract. This article discusses the topic of increasing productivity in milling various types of parts. It describes the main features of high-speed processing and analyses the existing problems that arise while implementing this strategy. The following problems are raised in the article: the assignment of cutting modes, cutting tools, and the dependence of the CAM system on the characteristics of CNC machines. The paper reveals the necessary features for CAM systems when working with this module.
The applicability of the iMachining module was assessed as a strategy for improving productivity in the process of production preparation and reducing the main operation time, which requires a large amount of material to be removed. The choice of this module was theoretically substantiated: the consideration is given to the peculiar features of generating trajectories and convenience of work of the user in the given system.
Comparative analysis was carried out between the strategies of traditional deep milling and high-speed machining using the iMachining module. The article analyses the peculiarities of trajectories' construction using these strategies. The test metal processing for the molding equipment was performed while applying this module. The results obtained were evaluated according to the machine time; according to the state of the cutting tool after processing and the quality of the resulting part. On the basis of the data obtained, a conclusion was drawn on the feasibility of using this strategy in production; on the features of the use of cutting tools, the designation of cutting modes, the use of machines with numerical program control and on the convenience of the system user.
Keywords: iMachining, high-speed machining, CAM system, cutting tool.
Введение лов возникла достаточно давно. Однако только
Современное производство характеризуется сейчас, с появлением современных станков с ЧПУ, постоянным увеличением темпов выпуска изде- частота вращения шпинделя у которых достигает лия. Это заставляет предприятия все чаще при из- 60 000 об/мин, а скорость рабочей подачи превы-готовлении различных типов деталей применять шает 5000 мм/мин, это стало возможным [2]. нетрадиционные методы и стратегии обработки. Первое официальное объяснение явления
Многие компании предлагают различные подходы ВСО было предложено Карлом Саломоном в 1931 для повышения производительности, одним из году (патент No. 523594, April 1931, Германия). Он которых является высокоскоростная обработка [1]. выяснил, что при некоторой скорости резания, ко-
Теория использования высоких режимов ре- торая намного выше, чем при традиционных резания (ВСО) при механической обработке метал- жимах резания, теплопередача от стружки к ин-
© М. Д. Урманов, Р. К. Насыбуллин, Р. А. Биктимиров, Р. М. Хусаинов, 2018
41
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 1 (57) 2018
струменту начинает уменьшаться, что делает возможной обработку заготовок на наиболее высоких скоростях.
Основные преимущества высокоскоростной обработки:
- сокращение времени обработки - в 1,5-4
раза;
- продление срока службы инструмента - в 4-30 раз;
- увеличение усталостной долговечности изделия - снижение внутренних напряжений;
- снижение износа оборудования;
- возможность обработки твердых и закаленных металлов - стальные пресс-формы с 64 ЖС
В ходе опытов было определено, что 80 % тепла образуется в зоне пластической деформации, 18 % - в зоне контакта стружка - инструмент и 2 % - в зоне трения режущей кромки инструмента о материал.
Также проведенные в этой области исследования показали, что при правильно подобранных параметрах 75 % произведенного тепла отводится вместе со стружкой, 20 % - через инструмент и 5 % - через заготовку [3].
Описание проблемы и постановка задачи
До недавних пор ВСО в механообработке у многих вызывала разочарование, поскольку, несмотря на огромное количество рекламы, многочисленные публикации и прочую маркетинговую шумиху, она абсолютно не соответствовала возлагаемым на нее ожиданиям.
Главным основанием этих разочарований является неправильный расчет оптимальных режимов резания, так как не принимаются во внимание следующие факторы:
- зависимость параметров процесса резания от степени изношенности станка;
- нелинейная зависимость переменных условий резания от изменения толщины и ширины срезаемого слоя обусловлена траекторией движения инструмента;
- возможность уменьшения площади срезаемого слоя посредством трохоидальной траектории инструмента;
- игнорировались возникающие вибрации и дробление, а соответственно и возможные пути их снижения или полного исключения.
Существующие CAM-системы пока еще не учитывают многообразие форм обрабатываемых деталей и влияние инерции, возникающей в процессе механообработки, а также не решают проблемы, связанные непосредственно с особенностями конструкции станков. На сегодняшний день
разработчики САМ предложили лишь общие решения специфических проблем, появляющихся при обработке каждой конкретной детали.
Например, чтобы получить управляющую программу, пригодную для высокоскоростной обработки, часто приходится реконструировать геометрию детали. Под этим понимается создание некоторой новой геометрии с целью получения оптимальной траектории инструмента. Иногда разработчикам управляющей программы приходится вручную дорабатывать данные, полученные с помощью САМ. Однако, несмотря на все ограничения, современный рынок активно осваивает самое важное достижение в теории резания.
Надо отметить, что CAM-системы сегодня бурно совершенствуются, чтобы удовлетворить специфические потребности в создании новых стратегий движения инструмента. Современная CAM-система должна обеспечивать следующие основные критерии разработки управляющей программы для высокоскоростной обработки:
- постоянство условий резания с сохранением постоянной толщины стружки;
- сопряжение по радиусу острых углов траектории для поддержания наилучших условий резания с минимальными потерями рабочей подачи;
- плавное соединение концов траектории при позиционировании;
- максимальная скорость отработки управляющего процесса (УП) системой ЧПУ.
В связи с этим CAM-система должна уметь создавать проходы с маленьким шагом, которые будут выполняться на очень больших рабочих подачах. Для этого должны быть исключены резкие повороты, так как функция предварительного просмотра (look-ahead) системы ЧПУ автоматически уменьшает рабочую подачу в тех случаях, когда обнаруживает приближение точки смены направления движения. Целью является геометрически точное фрезерование изделий (например, деталей пресс-форм) с достижением такой шероховатости поверхности, чтобы финишная полировка была минимальной или даже полностью устранялась.
Кроме того, чтобы преодолеть известную проблему «голодания данных» (недостаточное быстродействие системы ЧПУ при обработке сигналов ведет к уменьшению рабочей подачи), система CAM должна создавать специальные траектории инструмента, соответствующие возможностям систем управления HSM-оборудования (к примеру, использовать возможность отработки G-кодов на базе технологии NURBS).
Для получения оптимальной траектории инструмента в функциональные возможности САМ-системы должны входить следующие опции:
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
- исследование расстояния между слоями по оси 2;
- плавное соединение концов траектории.
Такие функциональные возможности помогут исключить получистовую обработку, уменьшить время обработки и износ режущего инструмента. Кроме того, САМ-система должна обеспечивать плавное врезание инструмента в материал заготовки (например, по спирали) [4].
В 2006 году компания SolidCAM приступила к разработке первого продукта, действительно соответствующего ожиданиям и представлениям о высокоскоростной обработке и обеспечивающего оптимальное решение указанных выше проблем. В 2010 она представила модуль интеллектуальной высокоскоростной обработки iMachining.
Основными достоинствами данного модуля являются:
- траектории инструмента генерируются по тем же принципам, что и при высокоскоростной обработке (ШМ);
- значительное по сравнению с «обычным» фрезерованием уменьшение механических и термических напряжений, которые возникают в заготовке в процессе обработки;
- высокоточное резание в любой точке траектории инструмента за счет использования спиральной обработки;
- уменьшение времени обработки за счет увеличения «средней» скорости снятия материала (ССМ);
- сведение к минимуму холостых движений инструмента движения отвода и из них выбирается кратчайшая;
- увеличение стойкости инструмента за счет обеспечения постоянной механической и тепловой нагрузки [5].
В данной работе были поставлены следующие задачи:
1) проверка скоростных возможностей данной стратегии;
2) оценка удобства работы технолога с данным модулем (подбор режимов резания и др.);
3) проверка состояния используемого режущего инструмента;
4) сравнительный анализ традиционной, высокоскоростной и высокоскоростной обработки с применением модуля iMachining.
Теоретическое обоснование
Разберем особенности обработки iMachining.
Традиционная высокоскоростная обработка характеризуется снятием малого припуска в радиальном направлении при небольшой глубине реза-
ния (рис. 1, а). При использовании стратегии iMachining обработка выполняется также со снятием небольшого припуска, однако шаблон траектории построен таким образом, что в первую очередь идет «вгрызание» инструмента на его полную глубину резания, а затем снятие припуска с постоянной толщиной стружки (рис. 1, б). Тем самым повышается производительность обработки за счет эффективного использования режущей длины инструмента и мощностных ресурсов станка [6]. А снятие стружки с постоянной толщиной обеспечивает уменьшение перепадов нагрузок, возникающих в процессе резания, на режущий инструмент, что приводит к увеличению его срока службы. Однако из этого следует, что для данной стратегии возможно применять только концевые фрезы [7].
iMachining имеет возможность анализировать конструкцию изделия для уменьшения холостых ходов, что способствует уменьшению времени обработки [8].
Для расчета траектории в модуле iMachining необходимо указать параметры станка: максимальные обороты шпинделя, максимальная подача, мощность и др. Также указываются параметры материала, параметры инструмента: количество стружечных канавок, угол спирали, под которым располагаются стружечные канавки, и др. На основании этих данных подбираются оптимальные режимы резания. Это весьма удобно для работы технолога и позволяет сократить временные затраты на технологическую подготовку производства [9].
Так же для оборудования настраивается эффективность в %, что позволяет предотвратить работу станка на критических режимах резания, если он изношен и заведомо не может работать в данных условиях. Однако непонятно, по каким критериям должна проводиться данная оценка.
Некоторые показатели данного модуля, описанные выше, подвергаются сомнению.
Например, срок службы инструмента, который предположительно был увеличен благодаря благоприятным условиям резания при применении iMachining, возможно, на самом деле был увеличн за счет применения более твердых режущих материалов и современных покрытий, что повышает стоимость инструмента и ведет к удорожанию технологии изготовления изделия. Упоминалось, что износ оборудования сокращается благодаря уменьшению вибраций, т. е. за счет уменьшения ширины срезаемого слоя и меньшего угла контакта фрезы по дуге окружности, однако не упоминается, что при таких режимах резания увеличивается биение фрезы, которое непосредственно гасится благодаря использованию термозажимов, гидрозажимов и др. приспособлений.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 1 (57) 2018
Рис. 1. Особенности построения траекторий
Описание основных результатов
исследования
Для выявления эффективности данного модуля как метода повышения производительности обработки была проведена обработка детали по управляющей программе, созданной с применением рассматриваемого модуля. В качестве детали использовалась матрица неподвижная, материал -сталь 4Х5МФС, твердость - ШГ = 18.. .20.
Для получения управляющей программы в эксперименте применялись два метода.
1. Программирование по традиционной технологии в NX САМ [10]. При этом были использованы практические наработки, сложившиеся на предприятии при изготовлении подобных изделий. Черновая обработка выполнялась с применением операции «глубинное фрезерование»
(Сavity_mill), шаблон резания был принят «вдоль периферии». Ввиду большого объема материала фрезерование производилось по уровням, то есть материал снимался слоями. На каждом слое выполнялось несколько проходов, расстояние между проходами было принято равным 50 % от диаметра инструмента, в соответствии с этим программа КЫХ автоматически рассчитывает необходимую величину шага. Глубина резания принималась равной двум миллиметрам во избежание перегрузки инструмента. Величина подачи на зуб была принята равной 0,05 мм/зуб. Частота вращения фрезы - 1950 оборотов в минуту. Исходя из этого величина минутной подачи получилось равной 400 мм/мин. При использовании таких данных была сгенерирована следующая траектория движения фрезы при черновой обработке внутренней полости (рис. 2). На рис. 3 показан фрагмент этой траектории при обработке 1 слоя.
Рис. 2. Траектория движения инструмента при обработке традиционным методом
Рис. 3. Участки излома траектории
Анализируя данную траекторию, можно указать следующее:
m
Машиностроение и машиноведение
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
- Наблюдаются резкие изломы траектории (1, 2 на рис. 3), на которых изменяется направление подачи, что приводит к торможению привода подачи в одном направлении и разгону привода в другом. Это, в свою очередь, приводит к снижению производительности.
- На многих участках траектории фреза работает на большом угле контакта по дуге окружности, что приводит к повышенным нагрузкам и, как следствие, к снижению ее стойкости. В основном именно благодаря этому приходится снижать режимы обработки, в частности глубину резания. Это особенно хорошо видно на участках излома траектории (рис. 3, 1, 2), когда фреза резко меняет направление движения, а также при обработке мелких конструктивных элементов, например (рис. 3, 3).
- Аналогичные явления наблюдаются на участках врезания и на переходах между проходами (рис. 4). При врезании фреза опять работает под большим углом на своей окружности, а на участках перехода резко изменяется направление движения, что приводит к тем же проблемам в пунктах 1 и 2.
Рис. 4. Участки врезания и перехода
- Вследствие небольшой глубины резания обработка ведется на множестве слоёв, что приводит к необходимости дополнительных вспомогательных перемещений инструмента при переходе между слоями.
Таким образом, при применении традиционных операций фрезерования наблюдаются неблагоприятные условия работы фрезы, в частности частые торможения и разгоны при резком изменении направления траектории, что приводит к снижению производительности и стойкости инструмента.
2. Программирование в системе iMachining. В отличие от задания исходных данных в тради-
ционных системах, аналогичные действия в системе iMachining построены так, чтобы обеспечить технологу максимальное удобство при проектировании технологической операции на станке с ЧПУ, а именно блок задания исходных данных устроен так, чтобы технолог общался с этой системой «на своем языке», то есть вводил данные так, как это принято при задании технологической операции, не углубляясь в тонкости построения траектории. Так, например, в блоке задания исходной информации необходимо ввести данные об инструменте в виде его наиболее характерных параметров, таких как диаметр, длина режущей части, вылет, материал режущей части. Также необходимо задать сведения о параметрах обработки, таких как материал заготовки вместе с его твердостью, максимальная толщина срезаемой стружки. При желании технолог может задать либо скорость резания, либо эффективную мощность резания, которую он бы хотел получить при обработке. Последнее наиболее удобно как с точки зрения энергоэффективности, так и с точки зрения предотвращения перегрузок привода станка. Здесь же в блоке задания данных приводятся данные о максимальных параметрах технологического процесса, которые может обеспечить станок, таких как: максимальные обороты шпинделя, максимальная подача и мощность привода главного движения.
Используя введенные данные, блок построения и оптимизация траектории системы iMachining автоматически выполняет генерацию траектории, оптимизированную по производительности и стойкости инструмента (рис. 5).
Рис. 5. Траектория движения инструмента, сгенерированная iMachining
Как видно из рис. 5 траектория, сгенерированная в iMachining, имеет следующие особенности:
- П
малый шаг между проходами, что снижает нагрузку на инструмент;
- большая глубина резания, что, несмотря на первый фактор, обеспечивает достаточно высокую
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 1 (57) 2018
производительность. Кроме того, эффективно используется вся длина режущей части инструмента;
- плавная траектория с отсутствием резких изломов, что благоприятно для работы инструмента и привода станка [11, 12];
- отсутствие участков резания при больших углах контакта инструмента по дуге окружности [13].
Таким образом, управляющая программа, сгенерированная в iMachining, потенциально обеспечивает благоприятные режимы работы инструмента и станка, высокую производительность и стойкость инструмента. Чтобы проверить возможность реализации преимуществ этой системы на практике, была выполнена черновая обработка полости формы на детали. С учетом единичного характера производства оказалось возможным выполнить обработку детали только по программе, сгенерированной в iMachining.
Испытания были проведены на 3-осевом станке с ЧПУ MILLAC 761V, система ЧПУ OSP-P 200M. Стоит учесть, что для использования управляющей программы, разработанной в модуле iMachining, необходимо наличие специальной системы ЧПУ, предварительный просмотр (функция look-ahead) кадров управляющей программы.
При проверке были изготовлены две детали двумя различными концевыми монолитными фрезами.
Первая деталь была изготовлена фрезой MRT 16301690 (фреза концевая твердосплавная с износостойким покрытием), диаметр 16 мм, максимальная глубина резания составляла 17 мм, обработка велась в два прохода.
Вторая деталь была изготовлена фрезой AFL43012 166516150 (без износостойкого покрытия), диаметр 16 мм, максимальная глубина резания составляла 12 мм, обработка велась в три прохода.
Обе модели фрезы использовались ранее при обработке по традиционной технологии.
В ходе исследования выяснилось, что после обработки первой фрезой, получившиеся геометрические параметры соответствовали требованиям. Состояние фрезы после обработки детали практически не изменилось. Время обработки составило 1 час 19 минут.
При фрезеровании фрезой AFL43012 166516150 получившиеся геометрические параметры соответствуют требованиям (рис. 6). Однако состояние фрезы после обработки детали несколько ухудшилось, из-за большого вылета и отсутствия стружколомов на режущей поверхности, вследствие чего стружка с большой шириной плохо эвакуировалась из полости кармана. Время обработки составило 2 часа.
Рис. 6. Полость кармана, полученная после черновой обработки с использованием iMachining
По полученным данным видно, что для использования данной стратегии обработки подойдут не все виды инструментов. С учетом того, что значительно увеличивается глубина обработки металла за один проход, а соответственно, увеличивается размер и вес стружки, удаление которой может вызывать трудности, необходимо применять концевые фрезы со стружколомами, с целью измельчения стружки и более плавного вхождения в тело заготовки (снижение вибрации на заходах). Стоимость такого инструмента увеличивается незначительно, по сравнению с получаемым эффектом.
Поскольку возможности производства не позволили изготовить такую же деталь с применением традиционной технологии, была проведена виртуальная симуляция обработки в среде КХ САМ. Теоретическое (без учета разгонов и торможений) время обработки по управляющей программе, полученной классическим модулем КХ САМ, в ходе симуляции по стратегии глубинного фрезерования - 2 часа 18 минут.
Поверхности, полученные симуляцией в среде КХ САМ для обоих видов обработки, представлены на рис. 7. Поскольку выполнялась черновая обработка, качество поверхности в обоих случаях удовлетворительное, приемлемое для дальнейшей чистовой обработки.
Основные характеристики каждой операции приведены в табл. 1.
По полученным результатам видна разница между различными стратегиями обработки (рис. 7). В ходе симуляции управляющей программы, полученной с помощью модуля 1МасЫш^, время обработки составило от 1 часа 19 минут до 2 часов, а при использовании стандартного шаблона глубинного фрезерования 2 часа 18 минут, что составляет сокращение временных затрат от 13 до 43 %.
Машиностроение и машиноведение
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
Характеристики операций
Т а б л и ц а 1
Модуль iMachining фрезой MRT 16301690 iMachining фрезой AFL43012 166516150 Глубинное фрезерование
Величина подачи от 50 до 750 мм/мин от 50 до 750 мм/мин 400 мм/мин
Частота вращения 3000 об/мин 3000 об/мин 1950 об/мин
шпинделя
Глубина резания от 2 до 17 мм от 2 до 12 мм 2 мм
Время обработки 1 час 19 минут 2 часа 2 часа 18 минут
Без модуля Imachining
Imachining
Рис. 7. Полученный результат с различными
Заключение
В настоящее время перед стратегией ВСО стоит немало нерешенных проблем. Многие компании занимаются разработкой, изучением и созданием программного модуля для данного направления. Наиболее удачное решение предложила компания SolidCAM. Четыре года интенсивного исследования и разработок позволили создать модуль iMachining, который дал решение для повышения эффективности использования стратегии ВСО.
Оно включает в себя подбор режимов резания с учетом инструментов, оборудования и др. параметров. Траектории перемещения инструмента сглажены с переменной подачей, что позволяет уменьшить нагрузку в процессе резания и повысить производительность. Это облегчает работу технолога, освобождая его от поиска оптимальных режимов резания по различным каталогам производителей, при том, что значения, указанные в них, не учитывают параметры оборудования и особенности траектории. В свою очередь, это ведет к сокращению технологической подготовки производства. Однако по проделанному эксперименту видно, что не все режущие инструменты могут работать при данных режимах. Стоит учитывать особенности конструкции инструментов, их материал и износостойкие покрытия.
По полученным данным видно, что утверждение разработчиков данного продукта о сокращении машинного времени на 70 % сильно пре-
стратегиями обработки в системе NX CAM увеличено [14]. Как говорилось ранее, данная стратегия обработки зависит от множества компонентов, которые имедют более высокую стоимость, нежели уже имеющиеся на предприятии.
Из этого следует, что за производительностью обработки при использовании iMachining стоит сочетание надлежащего уровня оборудования и системы подготовки УП. Это и обеспечивает требуемый результат: существенноесокращение времени обработки деталей, как за счет высокоскоростной обработки, так и за счет уменьшения объема ручной доводки детали. Если учесть при этом наличие ускоренной подготовки УП необходимого уровня, то налицо резкое сокращение времени на технологическую подготовку производства, что, собственно говоря, и является основной целью современного предприятия. При загрузке станка около 120 ч в неделю он с лихвой окупает все затраты, связанные с его приобретением.
Можно утверждать, что для успешного перехода к данной стратегии обработки необходимо очень серьезно отнестись ко всем трем составляющим успеха: станку, инструменту и CAM-системе. Только их правильная комбинация обеспечит высокую производительность, точность и эффективность обработки, а ошибочная приведет к бесполезной трате времени и денег [15].
Поэтому в условиях реального производства при внедрении высокоскоростной обработки необходим соответствующий просчет вариантов.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 1 (57) 2018
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Виттингтон К., Власов В.В. Высокоскоростная механообработка [Электронный ресурс] // САПР и графика. 2002. No. 11. С.10-15. URL: http://sapr.ru/article/8151 (дата обращения: 15.08.2017).
2. Серебреницкий П.П. Некоторые особенности высокоскоростной механической обработки // Металлообработка. 2007. No. 4 (40). С. 6-15.
3. Самарцев А.А. Революция в механообработке. iMachining // CADmaster. 2012. No. 2 (63). С. 52-58.
4. Станки высокоскоростной обработки [Электронный ресурс] : образовательная социальная сеть KazEdu.kz. URL: https://www.kazedu.kz/referat/180296 (дата обращения: 15.10.2017).
5. Ловыгин А.А. SolidCAM: наша сила в iMachining [Электронный ресурс] // Планета САМ. 2015. No. 4. URL: http://planetacam.ru/articles/exclusive/solidcam_nasha_sila_v_imachining/ (дата обращения: 20.09.2017).
6. Yin, Y., Guo, LS., Han, N., Zheng, J., Zhang, PP., A new strategy of cavity cutting trajectory generation in high speed machining // Proceedings of the asme international mechanical engineering congress and exposition, 2015. Vol. 2B. Pp. 321-324.
7. Старков В.К. Физика и оптимизация резания материалов. М. : Машиностроение, 2009. 640 с.
8. Somekh E. Design with SolidWorks. Manufacture with SolidCAM / Somekh E. Bielefeld. : VDW-Nachwuchsstiftung GmbH. 2015. 230 p.
9. Самарцев А.А. IMACHINING 3D. Логическое развитие технологии // CADmaster. 2013. No.2 (69). С. 60-63.
10. Ведмидь П.А., Сулинов А.В. Программирование обработки в NX CAM // М. : ДМКПресс, 2014. 304 с.
11. Zhou, B., Zhao, JB., Li, L., Xia, RB. A smooth double spiral tool path generation and linking method for high-speed machining of multiply-connected pockets // Precision engineering journal of the international societies for precision engineering and nanotechnolo-gy. 2016. Vol. 46. pp. 48-64.
12. Msaddek E. B, Bouaziz Z., Baili M., Dessein, G., Influence of interpolation type in high-speed machining (HSM) // International journal of advanced manufacturing technology, 2014. Vol. 72. pp. 289-302.
13. Rahaman M., Seethaler, R., Yellowley I. A new approach to contour error control in high speed machining // International journal of machine tools & manufacture, 2015. Vol. 88. pp. 42-50.
14. Burns G. iMachining for NX. Reference Guide / Burns G. // SolidCAM. 2016. 26 p.
15. Власов В.В., Рассохин Д.Д., Веретнов А.А. Лить или резать [Электронный ресурс] // САПР и графика. 2008. No. 10. С. 10-20. URL: http://sapr.ru/article/19645 (дата обращения: 20.09.2017).
REFERENCES
1. Vittington K., Vlasov V.V. Vysokoskorostnaya mekhanoobrabotka [High-speed machining] [Electronic resource]. SAPR i grafika [CAD and Graphics], 2002, No. 11, pp. 10-15. URL: http://sapr.ru/article/8151 (Access date: 15.08.2017).
2. Serebrenitskii P.P. Nekotorye osobennosti vysokoskorostnoi mekhanicheskoi obrabotki [Some features of high-speed machining]. Metalloobrabotka, 2007, No. 4 (40), pp. 6-15.
3. Samartsev A.A. Revolyutsiya v mekhanoobrabotke. iMachining [The revolution in machining. iMachining]. CADmaster, 2012, No. 2 (63), pp. 52-58.
4. Stanki vysokoskorostnoi obrabotki [High-speed processing machines] [Electronic resource] : obrazovatel'naya sotsial'naya set' KazEdu.kz [educational social network KazEdu.kz]. URL: https://www.kazedu.kz/referat/180296 (Access date: 15.10.2017).
5. Lovygin A.A. SolidCAM: nasha sila v iMachining [SolidCAM: our strength in iMachining] [Electronic resource]. Planeta СAM, 2015, No.4. URL: http://planetacam.ru/articles/exclusive/solidcam_nasha_sila_v_imachining/ (Access date: 20.09.2017).
6. Yin, Y., Guo, LS., Han, N., Zheng, J., Zhang, PP., A new strategy of cavity cutting trajectory generation in high speed machining. Proceedings of the ASME international mechanical engineering congress and exposition, 2015, Vol. 2B, pp. 321-324.
7. Starkov V.K. Fizika i optimizatsiya rezaniya materialov [Physics and optimization of cutting materials]. Moscow : Mashi-nostroenie Publ., 2009, 640 p.
8. Somekh E. Design with SolidWorks. Manufacture with SolidCAM. VDW-Nachwuchsstiftung GmbH,, 2015, 230 p.
9. Samartsev A.A. IMACHINING 3D. Logicheskoe razvitie tekhnologii [Logical development of technology]. CADmaster, 2013, No.2 (69), pp. 60-63.
10. Vedmid' P.A., Sulinov A.V. Programmirovanie obrabotki v NX CAM [Programming processing in NX CAM]. Moscow : DMKPress Publ., 2014, 304 p.
11. Zhou, B., Zhao, JB., Li, L., Xia, RB. A smooth double spiral tool path generation and linking method for high-speed machining of multiply-connected pockets. Precision engineering-journal of the international societies for precision engineering and nanotechnolo-gy, 2016, Vol. 46, pp. 48-64.
12. Msaddek E. B; Bouaziz Z.; Baili M.; Dessein, G., Influence of interpolation type in high-speed machining (HSM). In-ternational journal of advanced manufacturing technology, 2014, Vol. 72, pp. 289-302.
13. Rahaman M.,Seethaler, R.,Yellowley I., A new approach to contour error control in high speed machining. International journal of machine tools & manufacture, 2015, Vol. 88, pp. 42-50.
14. Burns G. iMachining for NX. Reference Guide. SolidCAM, 2016, 26 p.
15. Vlasov V.V., Rassokhin D.D., Veretnov A.A. Lit' ili rezat' [To cast or to cut]. [Electronic resource]. SAPR i grafika [CAD and Graphics], 2008, No. 10, pp.10-20. URL: http://sapr.ru/article/19645 (Access date: 20.09.2017).
оо ео I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol 57, no.1
Информация об авторах
Authors
Урманов Марат Данилович - инженер-конструктор, ПАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны, e-mail: marat.urmanov@mail.ru
Насыбуллин Рашид Камилевич - инженер-технолог, ПАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны, e-mail: nadia.nadegda379@yandex.ru Биктимиров Равиль Алмазович - инженер-конструктор, ПАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны, e-mail: ctulhu78@gmail.com
Хусаинов Рустем Мухаметович - к. т. н., Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, e-mail: rmh@inbox.ru
Urmanov Marat Danilovich - Planning Engineer, PAO "Kamsky Automobile Plant", Naberezhnye Chelny,
e-mail: marat.urmanov@mail.ru
Nasybullin Rashid Kamilevich - Processing engineer, PAO "Kamsky Automobile Plant", Naberezhnye Chelny, e-mail: nadia.nadegda379@yandex.ru
Biktimirov Ravil Almazovich - Planning engineer, PAO "Kamsky Automobile Plant", Naberezhnye Chelny,
e-mail: ctulhu78@gmail.com
Khusainov Rustem Mukhametovich - Ph. D. in Engineering Science, Kazan (Privolzhsky) Federal University, Kazan, e-mail: rmh@inbox.ru
Для цитирования
Урманов М. Д. Оценка применимости модуля iMachining на производстве / М. Д. Урманов, Р. К. Насыбуллин, Р. А. Биктимиров, Р. М. Хусаинов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2018. - Т. 57, № 1. - С. 41-49. - DOI: 10.26731/1813-9108.2018.1(57).41-49
УДК531: 534.013: 622.24: 622.23.01 В. А. Коронатов
For citation
M. D. Urmanov, R. K. Nasybullin, R. A. Biktimirov, R. M. Khusainov. Assessing the production applicability of the iMachining module. Modern Technologies, System Analysis, Modeling, 2018. Vol. 57, No. 1, pp. 41-49. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.1(57).41-49
DOI: 10.26731/1813-9108.2018.1(57).49-60
Братский государственный университет, г. Братск, Российская Федерация Дата поступления: 22 января 2018 г.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НОВОЙ ТЕОРИИ КАЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ОПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВЕДОМОГО КОЛЕСА ЛОКОМОТИВА (АВТОМОБИЛЯ)
Аннотация. Предложен новый качественный метод, позволяющий учитывать динамику процессов в пятне контакта колеса с полотном дороги, не определяя при этом контактные напряжения. Последнее означает, что исключается необходимость в использовании полуэмпирических соотношений в виде закона Герца, которые принято вводить для нормальных напряжений при установлении закона их распределения. Метод дает возможность устанавливать аналитические зависимости для силовых компонент через кинематические величины. Получены такие результаты: а) сила сопротивления качению зависит прямо пропорционально от скорости скольжения и обратно - от угловых скоростей качения и верчения; б) момент сопротивления качению зависит прямо пропорционально от угловой скорости качения и обратно - от скорости скольжения и угловой скорости верчения; в) момент сопротивления верчению зависит прямо пропорционально от угловой скорости верчения и обратно - от угловой скорости качения и скорости скольжения.
Приведенные зависимости качественно совпадают с результатами академика РАН В. В. Козлова, которые были получены с использованием лагранжевого формализма, когда, в отличие от обычной механики, постулировался обобщенный закон сухого трения. При этом в механике В. В. Козлова возникают трудности в физической интерпретации таких результатов, а в новой теории, построенной в рамках существующих законов механики, - нет. Новый метод позволил построить новую теорию качения, отличную от существующих теорий, которая позволяет устанавливать качественные особенности в движении колеса. Например, определять критические скорости скольжения или качения, при которых меняются возможные режимы движения колеса: чистое качение, качение с проскальзыванием или чистое скольжение. Возможности новой теории показаны на примере описания движения ведомого колеса локомотива (автомобиля).
Ключевые слова: колесо, теория качения, трение качения, сухое трение, аппроксимация Паде, теория поликомпонентного сухого трения.
V. A. Koronatov
Bratsk State University, Bratsk, the Russian Federation Received: January 22, 2018
THE PRESENTATION OF A NEW ROLLING THEORY WITH REFERENCE TO THE DESCRIPTION OF MOTION OF THE DRIVEN WHEEL OF THE LOCOMOTIVE (AUTOMOBILE)
© В. А. Коронатов, 2018
49
