CC BY
95
УДК 004.658.2
DOI: 10.17277/vestnik.2015.01.pp.166-173
РАЗРАБОТКА СХЕМЫ БАЗЫ ДАННЫХ СПИРАЛЬНЫХ СВЕРЛ И ОСНОВНЫХ ТИПОВ ФРЕЗ
К. А. Алтунин, С. И. Пестрецов, М. В. Соколов
Кафедра «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении», ФГБОУВПО «ТГТУ»; costjaaltunin@yandex.ru
Ключевые слова: базы данных; классификация сверл; классификация фрез; режущий инструмент.
Аннотация: Рассмотрена классификация сверл и фрез и дана обобщающая информация о них. На основе проведенного анализа разработана схема базы данных спиральных сверл и основных типов фрез. Показан пример создания базы данных с помощью офисного приложения Microsoft Access 2010.
Проектирование нормализованного инструмента — типичная задача, стоящая перед конструктором-инструментальщиком [1]. При ее решении используется весьма широкий диапазон различных стандартов (государственных, отраслевых, предприятия и т.п.), в которых оговариваются рекомендуемые инструментальные материалы, их термическая обработка, углы заточки, шероховатость рабочих поверхностей, биения режущих кромок, допуски и многое другое.
Таким образом, возникает необходимость в создании базы данных (БД) на нормализованные инструменты. Подобная БД может быть основана на материалах ГОСТов. Применение данной БД в производстве может повысить эффективность проектирования, как нормализованного режущего инструмента, так и всего технологического процесса в целом.
В работе [2] предложен алгоритм оптимизации лезвийной обработки материалов с использованием САБ/САБ/САМ-систем. Разработанный алгоритм позволяет наиболее полно учесть определяющие, управляемые и возмущающие входные параметры системы резания, моделирует данную систему и дает возможность выбрать оптимальные варианты ее выходных параметров. При этом учитываются параметры динамической составляющей процесса резания (такие как устойчивость стружкообразования и виброустойчивость процесса резания). На основе разработанного алгоритма были созданы основные блоки системы автоматизированного проектирования (САПР) для оптимизации процесса резания и с учетом его динамической составляющей налажено взаимодействие между ними.
Проектируемая САПР позволит с учетом исходных данных подбирать оптимальные параметры (конструктивные - геометрию инструмента, режимные - режимы резания) для осуществления конкретного процесса резания с максимальной эффективностью, то есть с минимальными денежными затратами и максимальной производительностью.
Работа с САПР для оптимизации процесса резания предполагает наличие всех исходных данных об этом процессе, как то: сведения об инструменте (его вид, тип, материал), режимах резания (скорость резания, подача, глубина резания, сила резания), обрабатываемом материале (вид, твердость и т.д.). Чтобы система-
тизировать эти данные для их дальнейшей обработки, необходимо создать БД по всем указанным параметрам.
Алгоритм работы САПР включает в себя также и исследование напряженно-деформированного состояния режущего инструмента, анализ устойчивости и частотный анализ режущего инструмента. По результатам этих исследований делается вывод о допустимости принятых режимов резания в зависимости, например, от требуемых показателей к качеству изготавливаемой детали или жесткости системы «станок-приспособление-инструмент-деталь» (СПИД) и о необходимости нахождения оптимальных геометрических параметров режущего инструмента с точки зрения обеспечения устойчивости процесса резания. Реализация данной методики, то есть проведение некой оптимизационной процедуры, с применением существующих CAD/CAM-систем, по большей части, из-за структуры их БД, практически невозможна. Главной причиной является отсутствие в БД твердотельных моделей режущего инструмента.
В работе [3] описано создание БД токарных резцов, как элемента системы автоматизированного проектирования процессов резания. За основу БД было взято разделение резцов на твердосплавные и быстрорежущие. Эти две группы были поделены согласно той классификации, которую дают ГОСТы. Обозначения резцов (такие как 2101-0001, 2101-0008) использовались в качестве первичного ключа, который служил для уникальной идентификации записей таблицы. Повторяющиеся данные о геометрических параметрах резцов сведены в отдельную таблицу. В БД в виде отдельных таблиц занесена также информация о конструкции и размерах сменных пластин. Для идентификации пластины в БД первичным ключом считается номер пластины. В таблицу с основными параметрами резца было добавлено поле «Вложения». Этому полю дано название «Чертеж». В него помещены твердотельные модели резцов, соответствующие каждой строчке таблицы. Пользователь, найдя нужный ему резец в БД, может открыть и посмотреть его твердотельную модель в ее «родном» формате. Схема БД токарных резцов (на примере быстрорежущих резцов) показана на рис. 1, а.
Таким образом, созданная БД позволяет систематизировать данные о геометрических и конструктивных параметрах режущего инструмента. База данных представлена в виде форм приложения Access, которые позволяют просматривать имеющуюся информацию и заносить в таблицы новые режущие инструменты. Все вышеперечисленное позволяет применять созданную БД в качестве хранилища основных конструктивных параметров режущего инструмента, которые в дальнейшем могут быть использованы при расчетах САПР.
Для того чтобы обеспечить наибольшую полноту информации по материалу и геометрическим параметрам режущего инструмента, следует расширить представленную БД, за счет включения в нее новых видов обработки. С целью повышения эффективности работы разрабатываемой БД следует сосредоточиться на информации по наиболее распространенным инструментам. В частности предлагается рассмотреть классификацию сверл и фрез.
Сверло - один из самых распространенных видов инструмента, служащий для образования отверстий в сплошном материале (сверления), а также для рассверливания предварительно подготовленного отверстия классов точности 4- 5 и рассверливания конических углублений [4]. Наиболее часто применяемыми типами сверл являются: спиральные, перовые, кольцевые, эжекторные, одностороннего резания, комбинированные. Типичным представителем этого вида инструмента является спиральное сверло.
По материалу режущей части спиральные сверла делятся на изготовленные из углеродистых и легированных инструментальных сталей (для сверления отверстий с d < 1), изготовленные из быстрорежущей стали и из твердых сплавов (цельные и оснащенные твердосплавными пластинами). Также по способу креп-
Таблица Геометрические параметры для резцов с пластинами из быстрорежущей стали
* Главный угол в плане Числовой
+ Вспомогательный угол б плане Числовой
* Угол при вершине в плане Числовой
+Сечение резца Н х В, мм Текстовый
' Рад лгу с ппи ве шпине, мм Числовой
Таблица Проходеые прямые резцы с углом в плане 45, 60 градусов
* Исполнение Текстовый
* Положение главного ревущего лезвия Текстовый
* Сечение резца Н х В, мм Текстовый
* Ь, мм Числовой
0 1 Б ММ Числовой
'и, мм при ф = 45 Числовой
мм при ф - 60 Числовой
* Формат пластин по ГОСТ 2379-77 Текстовый
*Номер пластины Числовой
0 Чертеж Вложение
Таблица Пластина 56 и 57
* Форма пластины Текстовый
+Направление главной режущей кромки Текстовый
* 1, мм Числовой
+ ь, мм Числовой
3, мм Числовой
К1, мм Числовой
Таблица Проходеые прямые резцы с углом в плане 75 градусов
+ Исполнение Текстовый
+ Положение главного резущего лезвия Текстовый
+ Сечение резца Н х В, мм Текстовый
+ Ь, мм Числовой
° 1 В №1 Числовой
* гп, мм Числовой
+ Формат пластин по ГОСТ 2 3 79-77 Текстовый
* Номер пластины Числовой
°Чертеж Вложение
а)
Таблица Прокод1ые упорные резцы
' Обозначение
Текстовый
Угол врезки пластины, лрад Числовой
Положение главного ревущего лезвия Текстовый
Сечение резца Н х В, мн Текстовый
Ь, мм Числовой
10 , мм Чис л о во й
Формат пластин по ГОСТ 2379-77 Текстовый??
Номер пластины Числовой Иг
Чертеж_Вложение |
Таблица Пластина 41
* мм Числовой
°Ь, мм Числовой
° 3 г мм Числовой
Таблица Прокодеые отогнутые резцы
п
* Угол врезки пластины, град Числовой
+ Положение главного реаущего лезвия Текстовый
+ Сечение резца Н х В, мм Текстовый
+ Ь, мм Числовой
*Н1, мм Числовой
+Формат пластин по ГОСТ 2 379-77 Текстовый
+ Номер пластины Числовой
° Чертеж Вложение
Таблица Проходоые упорные прямые резцы
* Обозначение Текстовый
+ Испо лне ние Текстовый
* Положение главного ревущего лезвия Текстовый
+ Сечение резца. Н х В, мм Текстовый
* Ь, мм Числовой
+ 1 Б мм Числовой
+Формат пластин по ГОСТ 2379-77 Текстовый
+ Номер пластины Числовой
° Чертеж Вложение
п
ш
Таблица Пластана 58
'Номер пластины Тип пластины Текстовый
ии Числовой
Ь, мм Числовой
з, мм Числовой
Л
н
о
н
о
и
н ся Н
с;
Таблица Основные параметры сверла
'Обозначение
Текстовый
+Диаметр с!г мм Числовой
+ Материал режущей части Текстовый + Тип хвостовика Текстовый
Таблица Быстрорежущие сверла спиральныес конич кким хвостовиком
* Диаметр с1, мм Числовой
+Класс точности Текстовый
+ Длина сверла I., мм Числовой
+Длина рабочей части 1, мм Числовой
+ Конус Морзе Текстовый
+ С усиленным хвостовиком Логический
Таблица Сверла спиральные цельные твердосплавные укороченные
Текстовый
+ Диаметр с1, мм Числовой + Положение главного реяущего лезвия Текстовый
+Длина сверла Ь, мм Числовой
+ Длина рабочей части 1, мм Числовой
+ с11, мм Числовой
Таблица Сверла спиральные цельные твердосплавные, средояя серия
* Обо з начение
Текстовый
+Диаметр <1, мм Числовой
+ Положение главного режущего лезвия Текстовый + Исполнение Т екст овый
+ Длина сверла I., мм Числовой
+ Длина рабочей части 1, мм Числовой
+11, мм Числовой
Таблица Сверла спиральные цельные твердосплавные, короткая оерия
*Обозначение
Текстовый
Диаметр с1, №1 Числовой +Положение главного р едущего лезвия Текстовый + Длина сверла Ь, мм Числовой рабочей части 1, мм_Числовой
Таблица Быстрорежущие сверла спиральныес цилиндоическим хвостовиком
4 Обозначение Текстовый
+ Диаметр с!, мм Числовой
°Класс точности Текстовый
0 Исполнение Текстовый
°Положение главного режущего 1езвия Текстовый
+ Серия Текстовый
+Длина сверла Ь, мм Числовой
+Длина рабочей части 1, им Числовой
Таблица Сверла спиральные цельные твердосплавные с конич еским хвостовиком
4 Обо значение Текстовый
+ Диаметр с1, мм Числовой
+ Исполнение Текстовый
+Длина сверла Ь, мм Числовой
+Длина рабочей части ин Числовой
+ 11, мм Числовой
Таблица Сверла спиральныес кон ическим хвое то в и ком, оснащенные пластинами из твердого сплава
4 Обозначение Текстовый
'Диаметр с1, им Числовой
+ Серия Текстовый
+Класс точности Текстовый
+Длина сверла Ь, мм Числовой
+Длина рабочей части 1, ми Числовой
+ Конус Морзе Текстовый
Таблица Сверла спиральныес цилиндоическим хвостовиком, оснащенные пластинами из твердого сплава
4 Обозначение Текстовый
+ Диаметр (1, мм Числовой
+ Серия Текстовый
+ Класс точности Текстовый
+ Исполнение Текстовый
+Длина сверла Ь, мм Числовой
+ Длина рабочей части 1, мм Число вой
б)
Рис. 1. Схема баз данных:
а - токарных быстрорежущих резцов; б - спиральных сверл
Таблица Основные параметры фрезы
*Обозначение Текстовый
* Материал режущей части 'Тип фрезыпо виду обрабатываемой поверхности "Тип хвостовика для концевых фрез Текстовый Текстовый Текстовый
Таблица Фрезы цнлиндои ческие 1
*Обо значение Текстовый <-
4 Тип фрезы Текстовый
4 Положение главного режущего лезвия Текстовый
4 Исполнение Текстовый
'Диаметр <1, ым Числовой
'Отверстие под оправку <1, Числовой
'Длина фрезы Г., мм Числовой
4 (11, мм Числовой
41, мм Числовой
'Число зубьев г Числовой
Таблица Фрезы торцовые насадные 1
4 Обозначение Текстовый <-
4Тип фрезы Текстовый
'Положение главного реаущего лезвия Текстовый
'Диаметр сЗ, ым Числовой
'Длина фрезы Ь, ым Числовой
'Отверстие под оправку с1, ым Числовой
41, мм Числовой
'с!1, мм Числовой
'Число зубьев г Числовой
Таблица Фрезы нон цевые с цилиндрическим хвостовиком
* Тип фрезы Текстовый
*Исполнение Текстовый
'Диаметр d, мм Числовой
'Положение главного режущего лезвия Текстовый
'Длина фрезы L, мм Числовой
* 1, мм Числовой
' di, мм Числовой
'Число зубьев z Числовой
Таблица Фрезы кон цевые с конически м хвостовиком
'Исполнение Текстовый
'Тип фрезы Текстовый
'Положение главного режущего лезвия Текстовый
'Диаметр df мм Числовой
'Длина фрезы Ь, мм Числовой
'1, мм Числовой
' Конус Морзе Текстовый
'Число зубев г Числовой
Таблица Фрезы нон цевые с коническим хвостони ном, оснащенные пласт нами из твердого сплава
'Диаметр d, мм Числовой
'Длина фрезы Ь, мм Числовой
'1, мм Числовой
'Конус Морзе Текстовый
'Число зубьев г Числовой
'Угол наклона зубьев фрезы на наружнсм диаметре, град Числовой
'Пластина по ГОСТ 25414-32 Текстовый
'Исполнение Текстовый
Таблица Фрезы нон цевые с цилиндрическим хвостовино м, оснащенные пластинами из твердого сплава
'Диаметр d, мм Числовой
' Длина фрезы L, мм Числовой
1, мм Числовой
' d, мм Числовой
' 11, мм Числовой
'Число зубьев z Числовой
4 Угол наклона зубьев фрезы на наружнсм диаметре, град Числовой
'Пластина по ГОСТ 25414-32 Текстовый
' Исполнение Текстовый
Рис. 1. Продолжение:
- основных типов фрез
ления данный осевой инструмент можно разделить на два типа: с цилиндрическим и коническим хвостовиком.
Из приведенного анализа следует вывод, что при выборе сверла наиболее важными факторами являются следующие: диаметр сверла (соответствующий диаметру обрабатываемого отверстия), материал режущей части и тип хвостовика. Следовательно, эти параметры могут служить основой для создаваемой БД. Далее, по аналогии с созданной БД токарных резцов, можно создать таблицы для каждого из типов сверл. Здесь будет содержаться информация о конструктивных параметрах инструментов. Таким образом, составляется схема БД спиральных сверл. Она представлена на рис. 1, б. Как видно из рисунка, схема состоит из главной таблицы «Основные параметры сверла» и связанных с ней вспомогательных таблиц, содержащих информацию о конструктивных параметрах инструментов. Связь между таблицами осуществляется через поле «Обозначение», которое является первичным ключом.
Фрезы представляют собой тела вращения с формой производящей поверхности, зависящей от формы обрабатываемой поверхности и расположения оси фрезы относительно детали. При работе производящая поверхность фрезы с образованными на ней зубьями касается обрабатываемой поверхности.
Фрезерование является одним из наиболее распространенных методов обработки. Из общего парка металлообрабатывающего оборудования в машиностроении удельный вес фрезерных станков составляет около 20 %, а в отдельных отраслях машиностроения - до 60 % [5]. По уровню производительности фрезерование уступает только наружному протягиванию. Этим объясняется большое разнообразие типов фрез.
Рассматривая наиболее часто применяемые виды фрез, можно составить их следующую классификацию, по которой составляется схема БД основных типов фрез (рис. 1, в). Главной таблице дано название «Основные параметры фрезы». В нее заносится информация о типе режущего инструмента по виду обрабатываемой поверхности, материале его режущей части. Для концевых фрез предусмотрено поле, в котором можно задать тип хвостовика. Вспомогательные таблицы
Рис. 2. Форма «Фрезы с коническим хвостовиком, оснащенные пластинами из твердого сплава»
содержат информацию о конструктивных особенностях инструмента, выбранного с помощью главной таблицы. Связь между таблицами осуществляется через ключевое поле «Обозначение», значения которого выбирается согласно ГОСТ.
Разработанные схемы могут быть использованы для создания БД с помощью различных систем управления. Так, в качестве примера, в программе Microsoft Office Access 2007 создана таблица концевых фрез с коническим хвостовиком, оснащенных пластинами из твердого сплава ГОСТ 20537-75. По данной таблице сделана форма (рис. 2), куда помещена схема инструмента, создано поле со списком для удобного поиска необходимых записей, добавлены кнопки: «Добавить запись» и «Закрыть форму». Для того чтобы информация об инструменте отображалась наиболее полно, в окне размещена подчиненная форма «Основные параметры фрезы».
Таким образом, созданные схемы данных могут стать основой БД, в которой будут храниться сведения о конструктивных параметрах режущих инструментов. Подобная БД может стать основой блока задания исходных параметров в разрабатываемой САПР для оптимизации процесса резания, что позволит увеличить объем исходной информации и станет первым шагом на пути создания универсальной САПР для оптимизации процесса резания.
Список литературы
1. Фельдштейн, Е. Э. Металлорежущие инструменты. Справочник конструктора / Е. Э. Фельдштейн, М. А. Корниевич. - Минск : Новое знание, 2009. -1039 с.
2. Концепция создания системы автоматизированного проектирования процессов резания в технологии машиностроения / С. И. Пестрецов [и др.]. - М. : Спектр, 2012. - 212 с.
3. Пестрецов, С. И. База данных режущих инструментов и обрабатываемых материалов для САПР процессов резания материалов / С. И. Пестрецов, К. А. Ал-тунин, М. В. Соколов // Вестн. Тамб. гос. техн. университета. - 2012. - Т. 18, № 3. -С. 688 - 695.
4. Филиппов, Г. В. Режущий инструмент / Г. В. Филиппов. - Л. : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981. - 392 с.
5. Металлорежущие инструменты : учебник / Г. Н. Сахаров [и др.]. - М. : Машиностроение, 1989. - 328 с.
Development of Database Schema for Spiral Drills and Basic Types of Milling Cutters
K A. Altunin, S. I. Pestretsov, M. V. Sokolov
Department "Computer Integrated Systems in Mechanical Engineering ", TSTU; costjaaltunin@yandex.ru
Keywords: classification drills; classification of milling cutters; cutting tool; databases.
Abstract: The paper considers the classification of drills and milling cutters and generalizes the information about them. Basing on this analysis the author created the database of spiral drills and basic types of cutters. An example of creating a database using Microsoft Access 2010 was described.
References
1. Fel'dshtein E.E., Kornievich M.A. Metallorezhushchie instrumenty. Spravochnik konstruktora (Metal cutting tools. Designer directory), Minsk: Novoe znanie, 2009, 1039 p.
2. Pestretsov S.I., Altunin K.A., Sokolov M.V., Odnol'ko V.G. Kontseptsiya sozdaniya sistemy avtomatizirovannogo proektirovaniya protsessov rezaniya v tekhnologii mashinostroeniya (The concept of creating a computer-aided design of cutting processes in mechanical engineering), Moscow: Spektr, 2012, 212 p.
3. Pestretsov S.I., Altunin K.A., Sokolov M.V. Transactions of the Tambov State Technical University, 2012, vol. 18, no. 3, pp. 688-695.
4. Filippov G.V. Rezhushchii instrument (Cutting tools), Leningrad: Mashinostroenie. Leningradskoe otdelenie, 1981, 392 p.
5. Sakharov G.N., Arbuzov O.B., Bobrov Yu.L., Grechishnikov V.A., Kiselev A.S. Metallorezhushchie instrumenty (Metal cutting tools), Moscow: Mashinostroenie, 1989, 328 p.
Entwicklung des Schemas der Datenbank der Spiralbohrer und der Haupttypen der Fräser
Zusammenfassung: Es wird die Klassifikation der Bohrer und der Fräser betrachtet und es werden die Informationen über sie zusammengefasst. Aufgrund der gegebenen Analyse ist die Schemen die Datenbank der Spiralbohrer und der Haupttypen der Fräser entwickelt. Es ist das Beispiel der Bildung der Datenbank mit Hilfe der Büroanlage Microsoft Access 2010 beschrieben.
Elaboration du schéma de la base de données des forets spiraux et de types essentiels des fraises
Résumé: Est examinée la classification des forets et des fraises; est généralisée l'information sur eux. A la base de cette analyse est élaboré le schéma de la base de données des forets spiraux et de types essentiels des fraises. Est décrit l'exemple de la création de la base de données à l'exemple du logitiel Access 2010.
Авторы: Алтунин Константин Анатольевич - аспирант кафедры «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении»; Пестрецов Сергей Иванович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении»; Соколов Михаил Владимирович - доктор технических наук, профессор кафедры «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении», ФГБОУ ВПО «ТГТУ».
Рецензент: Муромцев Дмитрий Юрьевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем», ФГБОУ ВПО «ТГТУ».
