CC BY
22
УДК 621.95.01
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ НА ПРИМЕРЕ РАЗРАБОТКИ ИНСТРУМЕТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТУПЕНЧАТЫХ ОТВЕРСТИЙ Гречишников Владимир Андреевич, доктор технический наук, профес-
сор(в-таИ: [email protected]) Тарасов Андрей Викторович, доцент (e-mail: [email protected]) Ганьшин Владимир Константинович, аспирант (e-mail: [email protected]), г.Москва, Россия Живодров Олег Германович, аспирант (e-mail: [email protected]) Московский государственный технологический университет "Станкин ",
г. Москва, Россия
В данной статье рассматриваются особенности и преимущества комплексных систем автоматизированного проектирования при разработке инструмента для обработки ступенчатых отверстий.
Ключевые слова: осевой инструмент, многоступенчатые отверстия, комплексный подход, проектирование.
В настоящее время в мире возрастает роль компьютерной подготовки производства (КПП), основанной на современных системах автоматизированного проектирования (САПР), на специализированных компьютерных базах знаний, на высокоточном оборудовании с ЧПУ и при участии высококвалифицированных специалистов. Это связано с тем, что такая КПП позволяет резко сократить временные и материальные затраты, повысить производительность труда и обеспечить качество производимых изделий. В результате существенно возрастают конкурентные возможности предприятия на внутреннем и международном рынке.
В организации производства явно наблюдается переход от технологий, основанных на интенсивном индивидуальном труде по созданию изделий, удовлетворяющих специфическим требованиям одного конкретного применения, к технологиям, основанным на планируемых капиталовложениях в разработку повторно-используемых компонент. Это позволяет достаточно успешно организовывать производство «под заказ» стандартизованных изделий в предметной области на основе унифицированных прототипов. В машиностроении наиболее явно этот переход проявляется в процессе проектирования и изготовления технологической оснастки (ТО), в частности режущего инструмента (Рис.1)[1].
¡.Фазы \ ИнпРУмен1алЕ-ное
Л V
\ \ л V ^
\ \ Самодеятельное ^ \ Специализированное \
^ ^производство в составе ^ \ предприятие- \ ^производство ТО \
^ ' У-ЛТЩТ)-1ЛГЛ ТтаТТВтТПТТТЖ« / / -1ТЛТТТТ1ТГ ^ j
"Л
/головного предприятия j / сателлит
L_/1_
/ 1
L
2, Рост конкурентоспособности
S - циклы развития технологии производства ТО
1990
2000
Время
] .Обеспечение функционирования З.Фатор основного производства: ы конкурента- 2,Надежность заказа: способности 3 Индивидуальное производство.
4.Ьазовые средства, используемые для обеспечения
конкурента-способности
1 .Универсальное оборудование с ЧПУ;
2,Системы «плоского» (2Б) автоматизированного проектирования; «Ручная» система планирования производством.
ГЦена выпуска ТО:
2.Срокн выпуска ТО;
3.Качество ТО;
4.Совместимоеть с головным предприятием.
] Совмещенное проектирование основного изделия и ТО для его изготовления;
2 Минимизация натурных испытании образцов за счет применения компьютерного моделирования изделия и ТО;
3 Массовое производство с индивидуальным подходам к каждому заказу;
4,Работа с поставщиками компонентов,
1.30- окружение РЬМ/САЕ.' САО/САМ/СА'З 2 Использование готовых заготовок по каталогу,
Рисунок 1 - Фазы развития производства технологической
оснастки в России
1.Специальное оборудование (5D, HSM. ЭЭО, КИМ. Rapid Prototyping н тд,);
2.Компьютерное управление деятельностью по проектированию и изготовлению ТО.
Сегодня в составе каждого машиностроительного предприятия имеется служба по проектированию и изготовлению ТО. Обычно ее состав укомплектован по «остаточному принципу». Мировая практика показывает, что в новых условиях такой подход изжил себя. В мире проектирование и изготовление оснастки — все более и более становится специализированным наукоемким производством, хорошо оснащенным технически, программно и укомплектовано высококлассными специалистами.
Компьютерная техника только помогает исполнителю, а не заменяет его, освобождая исполнителя от значительной доли формальных и рутинных операций при КПП, САПР резко повышают требования к его профессиональной подготовке, способности творчески мыслить, планировать свою деятельность, принимать и утверждать решения. За исполнителем оставлены вопросы, не поддающиеся формализации и требующие вмешательства специалиста. В тоже время исполнитель должен знать суть протекающих процессов и уметь целенаправленно управлять ими для достижения конечной цели. В мире давно отмечена тенденция, что с ростом уровня автоматизации бизнес - процессов на предприятии резко возрастают требования к знаниям и умениям инженерного уровня, однако падает потребность в квалифицированных рабочих.
В настоящее время при проектировании режущих инструментов используют различные САПР (графические, расчетные, технологические и
др.), что приводит к увеличению временных и материальных затрат из-за необходимости передачи информации между ними. В связи с этим имеет смысл создание единой комплексной системы автоматизированного проектирования, объединив в ней основные этапы разработки (ввод исходных данных, расчет дополнительных параметров, создание рабочих чертежей, 3Б моделей, технологических процессов). Данное решение позволит сократить временные и материальные затраты, за счёт возможности проектирования инструмента в переделах одного рабочего места (отдела). Кроме того, возникает необходимость в разработке для данного комплекса механизма подключения дополнительных модулей для расширения номенклатуры создаваемого инструмента. Этот механизм позволит инженеру расширить систему проектирования с минимальной помощью со стороны системных программистов, сокращая временные затраты для выполнения данной задачи, и как результат получить гибко настраиваемый комплекс с широкими возможностями для решения множества проблем связанных с разрозненностью методик разработки режущего инструмента. Применение такого системного подхода открывает большие возможности появления новых и усовершенствования имеющихся путей создания ТО.
При разработке систем комплексного характера возникает необходимость в разделении на несколько подсистем, каждая из которой оперирует определенными данным и решает свою часть из всего многообразия функциональных задач. Такими подсистемами являются: расчетный модуль; модуль, управляющий базой данных; модуль взаимодействия со сторонними программами, пользовательский интерфейс. Более подробно данный вопрос описан в [2].
Как сказано выше, важным преимуществом такого подхода является возможность проектировщику самому с минимальной помощью использовать свои методики и наработки при разработке инструментов для обработки различных поверхностей. Данное свойство способствует быстрому переходу к разработки сложных инструментов, например для обработки ступенчатых отверстий. При обработке таких элементов используется большая номенклатура изделии и возникает необходимость в проектировании нескольких типов инструмента для пошаговой обработки. Для повышения производительности целесообразнее применять цельные ступенчатые инструменты (Рис. 2) либо с применением сменных многогранных пластинок
Рисунок 2 - Сверло спиральное ступенчатое с цилиндрическим хвостовиком для обработки отверстий под винты
При проектировании таких видов инструмента существуют разные разрозненные методики, каждая из которых на отдельных предприятиях, отделах, бюро имеют различия, обусловленные культурой производства, имеющимся оборудованием, технологиями и пр. В связи с этим и возникает вопрос о создании универсальной комплексной системы для увеличения производительности инженерных работников, делая упор именно на возможность максимально гибко вносить необходимую методику, привычную для данного места разработки. В общем виде структура разработки такого вида инструментов показана на Рис.3.
Диаметры ступеней инструмента Длины вылетов ступеней, обшщая
База данных материалов СМП (для инструмента с СМП) Рабочий чертеж
САПР ступенчатое инструмент База данных материалов державки (для сборного инструмента)
Технологический процесс
База данных геометриии иконструкции СМП (для инструмента с СМП)
Расчет на прочность, жесткость и устойчивость Расчет геометрических характеристик
Рисунок 3 - Структурная схема САПР для проектирования ступенчатого
инструмента
Все необходимые данные находятся в соответствующих таблицах в БД программного комплекса, при формировании которых принимает участие непосредственно проектировщик, с минимальной помощью со стороны наладчика комплексной системы. Это позволяет со временем накапливать необходимые данные, создавая необходимую базу знаний для дальнейшего проектирования более совершенного инструмента, либо создавать новые методики, опираясь на прошлые наработки. Более подробно работа БД описана в [3].
Рабочий чертеж будет представлен в любой поддерживаемой на рабочем месте CAD-системе, для дальнейшего просмотра, редактирования, сохранения результата.
Создание технологического процесса происходит как в автоматическом варианте (составляется типовой технологический процесс) так и в ручном (пользователь сам вводит необходимые операции и переходы) [4].
Таким образом, разработка использование систем с комплексным подходом к проектированию позволяет ускорить разработку различного вида технологической оснастки, в том числе инструмента для обработки ступенчатых отверстий и способствует сохранению, структурированию, анализу различных методик технологической подготовкой производства.
Список литературы
1. А.В. Рыбаков, С.А. Евдокимов, А.А. Краснов Создание системы автоматизированной поддержки информационных решений при проектировании технологической оснастки — М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2013 .
2. В.А. Гречишников, А.В. Тарасов, О.Г. Живодров «Комплексное проектирование режущего инструмента» // Известия Тульского государственного университета. 2013. №8. С. 164-168
3. В. А. Гречишников, А.В. Тарасов, О.Г. Живодров «Использование базы данных в системе комплексного автоматизированного проектирования» // Известия Тульского государственного университета. 2013. №8. С. 169-174
4. В.А. Гречишников, А.В. Тарасов, О.Г. Живодров, П.А. Аксютин, В.Б. Романов «Принципы построения комплекса автоматизированного проектирования режущих инструментов на примере создания системы проектной разработки инструментов осевой группы» // Вестник МГТУ «Станкин». 2014. №4.
Grechishnikov Vladimir Andreevich, Dr. of technical Sciences, Professor (email: [email protected])Moscow state technological University "Stankin", Moscow, Russia
Tarasov Andrey Viktorovich, associate Professor (e-mail: [email protected])
Moscow state technological University "Stankin", Moscow, Russia
Ganshin Vladimir Konstantinovich, postgraduate student
(e-mail: [email protected])Moscow state technological University "Stankin", Moscow, Russia
Zhivodrov Oleg Germanovich postgraduate student(e-mail: [email protected])Moscow state technological University "Stankin", Moscow, Russia
THE ADVANTAGES OF USING INTEGRATED COMPUTER-AIDED DESIGN OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT ON THE EXAMPLE OF THE DEVELOPMENT OF TOOLS FOR MACHINING STEPPED
HOLES
Abstract. This article discusses the features and benefits of integrated computer-aided design in the development of a tool for machining stepped holes.
Keywords: axial tool hole multi-stage, holistic approach, designing.
УДК 621.95.01
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ПРИ СВЕРЛЕНИИ ОТВЕРСТИЙ В ХРУПКИХ МАТЕРИАЛАХ Гречишников Владимир Андреевич, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected]) Тарасов Андрей Викторович, доцент (e-mail: [email protected]) Ганьшин Владимир Константинович, аспирант (e-mail: [email protected]), г. Москва, Россия Живодров Олег Германович, аспирант, (e-mail: [email protected]) Московский государственный технологический университет "Станкин ",
г. Москва, Россия
В статье кратко изложены основные положения теории подобия и методов анализа размерностей. Рассмотрено применение П-теоремы для анализа данных, связанных с износом ленточки спирального сверла. Разработаны критерии износа по задней поверхности спирального сверла, разработана методика диагностирования состояния режущего инструмента в режиме реального времени при сверлении отверстий в хрупких материалах.
Ключевые слова: теория подобия, анализ размерностей, П-теорема, износ по задней поверхности, сверление, хрупкие материалы, диагностика
Одной из последних тенденций в области машиностроение является применение различных видов диагностики для сокращения экономических издержек производства. Частным случаем подобной диагностики является определение состояния режущего инструмента, что обладает рядом очевидных достоинств. К примеру, диагностика износа режущей кромки режущего клина в режиме реального времени может позволить косвенно диагностировать качество обработанной поверхности, что позволяет избавиться от значительного количество брака за счет своевременной замены инструмента.
В данной работе рассматривается диагностика состояния спирального сверла при сверлении хрупких материалов, анализируя процесс механической обработки с помощью П-теоремы и методов анализа размерностей [1, 2].
