Выбор положения дополнительной системы координат при обработке сложнопрофильных деталей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

4. Кабалдин Ю. Г. Структурно-энергетический подход к изнашиванию твердых сплавов // Известия вузов. Машиностроение. 1990. № 12. С.62-68.

5. КаллиопинВ. В. Процесс резания, как задача упругости // ИФЖ. 1960. № 6. С.30-38.

6. Каллиопин В. В. Физическая сущность автоколебаний при резании металлов // Вестник машиностроения. 1953. №2 8. С.65-72.

7. Колесов В. С. Оптимальное управление процессом теплопередачи между соприкасающимися телами // Инж.-физ. журнал. 1978. Т.35. С.718-723.

8. Способ обработки металлов с подогревом в зоне резания электрическим током. А. С. СССР № 1416032 Элинсон О. С. Опубл. Б.И. 05.08.1971. № 20.

9. Старков В. К. Дислокационные представления о резании металлов. М.: Машиностроение, 1979. 159 с.

V. Salnikov, G. Shadsky, A. Sharapov

Dynamics of the condition of plastic deformation of the material in the cutting zone Frequency of processes of a relaxation of pressure in a zone of the cutting, reflecting external display of a phase of plastic deformation of a zone of cutting, fluctuation of the cutting tool is defined, allowing to generate the most informative signals for definition of conditions of input of impulses of an electric current.

Получено 12.11.2009

УДК 621.9.06

В. В. Панин, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-18-87, stanki@uic.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

Г. В. Шадский, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-18-87 (Россия, Тула, ТулГУ),

Д. Д. Шаталов, аспирант, (4872) 35-18-87 (Россия, Тула, ТулГУ)

ВЫБОР ПОЛОЖЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ ПРИ ОБРАБОТКЕ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ

ДЕТАЛЕЙ

Рассматривается классификация способов обработки сложнопрофшъных деталей, классификация образующих элементов профиля детали, классификация возможных точек размещения центра поворота резца при обработке с использованием вращательного движения.

Ключевые слова: токарные станки, системы координат, сложнопрофилъные детали, центр поворота резца, кассфикация точек размещения центра поворота резца.

Тенденция современного машиностроительного производства характеризуется переходом к серийному и мелкосерийному производству про-

дукции, широкой номенклатурой. При этом конкурентоспособность предприятия зависит от качества производимой продукции и соотношения цена/качество. Увеличивается число сложнопрофильных деталей, обрабатываемых на токарных станках. Обработка таких деталей характерна выраженной нестационарностью основных параметров: величиной удаляемого припуска и сечений срезаемых слоев, текущих значений кинематических параметров режущего инструмента и других. При этом изменяются параметры обрабатываемой детали. Например, при изменении кинематического главного угла в пане ф от 30 до 75о шероховатость изменяется в два раза.

В связи с этим остается актуальной задача исследования процесса обработки сложнопрофильных деталей, в частности, при стабилизации кинематически параметров режущего инструмента. В настоящее время предложено множество способов обработки сложнопрофильных деталей (рис. 1): фасонные резцы, копировальные станки, обработка с помощью ЧПУ, устройства, ведущие обработку в круговых координатах и другие.

Рис. 1. Классификация способов обработки сложнопрофильных

деталей

Разные способы и методы используют разное число координат и виды движения в процессе обработки детали. На рис. 1 приведена классификация по числу координат и выдам движения.

Например, фасонные резцы совершают поступательное движение по одной координате. Копировальные станки ведут обработку по двум координатам, резец совершает плоскопаралельное движение.

Существуют специаьные устройства, ведущие обработку как с применением одного движения (поворотное движение резца при обработке сферы), так и реаизующие более сложные движения, сочетающие в себе

как поступательное, так и вращательное движение. Станки с ЧПУ традиционно ведут обработку в двух линейных координатах, однако современные модели станков могут использовать 3 и более координат.

Использование при обработке вращательного движения, ставит вопрос о рациональном выборе центра поворота режущего инструмента. Критерием оптимальности является характер и количество движений резца с резцедержкой, допустимые скорости движения. Неудачный выбор центра поворота может привести к невозможности обработки некоторых поверхностей в принципе или с заданной контурной скорости обработки. Правильный выбор центра поворота позволит повысить скорость и точность обработки, а также качество обработанной детали.

При этом может меняться характер движения резца. Например, пи обработке сферической поверхности, выбрав центр поворота в центре сферы, резец с резцедержкой будут совершать вращательное движение. Известно, что круговые направляющие являются более точными, поэтому следует ожидать более высокое качество обработанной поверхности.

Так как детали, обрабатываемые на токарных станках, являются телами вращения, при их исследовании удобно перейти к рассмотрению профиля в плоскости обработки. В общем случае, профиль детали представляет собой кривую, состоящую из совокупности элементов, задаваемых той или иной функцией.

Перейдем от рассмотрения профиля детали в целом к рассмотрению локальных элементов профиля и образующих элементов профиля — кривых [2]. Существует классификация кривых, предложенная Дружин-скимИ. А. [1]: алгебраические, трансцедентные, деформируемые, эмпирические и др. Существующую классификацию можно дополнить, применительно к деталям, обрабатываемым на токарных станках (рис. 2).

Определяя в качестве классификационного признака степень кривизны, можно выделить кривые: с нулевой кривизной (прямая линия) и с ненулевой кривизной. Кривые с нулевой кривизной образуют элементы профиля — прямоугольники, конусы и т. д. Кривые с ненулевой кривизной образуют выпуклые и вогнутые элементы профиля. Известно, что выпуклым элементом профиля детали является тот, центр радиуса кривизны (величина, обратная кривизне) и ось симметрии которого расположены по одну сторону от образующей элемента профиля. Вогнутым элементом профиля является тот, центр радиуса кривизны и ось симметрии которого расположены по разные стороны от образующей элемента профиля.

Существует множество точек и кривых пространства, в которых и на которых можно расположить и перемещать центр поворота резца (рис. 3).

Ненулевая

кривизна

Выпуклые

Вогнутые

Нулевая кривизна (прямые)

т.......г

Рис. 2. Кллсификация образующих элемента профиля

Рис. 3. Возможные варианты точек размещения центра поворота

резца

По расположению в пространстве (рис. 4) можно выделить точки свободные и точки, характерные для детали, инструмента или станка. Свободными являются все точки, не имеющие классификационных признаков А3, В3, С4 и не являющиеся опорными. В таблице точки размещения центра поворота сгруппированы в зависимости от выпуклости/вогнутости элемента профиля.

Свободные точки

Опорные точки

Станок

и

Л м Й °

I ®

о1 ^

к тґ я о

М ГО

8 гп <-> 2

£ < К го"

о

Н

Инструмент

I-

5 га § ^ У ^

Сґ О о И

1-е С<1

§ 1 >> Я

Й ^ Он

К

О

!=Г

<

Он

*

03 ГО

4 И 03 СЧ

о- <

о

Деталь

-€н

о

Он

с

3 -18 о

4

§

&

2

со

03

Он

Ю

О

и

2

го

<

5 *

*

Он

8 Й

«и 8 и м

к &

Сг1

о

Н

Рис. 4. Классификация вариантов точек размещения центра поворота по принадлежности к системе технологического обеспечения

По принадлежности к системе технологического оснащения можно выделить характерные точки, принадлежащие детали, инструменту или станку. Для станка это точка, совпадающая с началом системы координат резцедержки (А2В2С1/А2В2С2), точки, лежащие на оси центров станка (А1В3, А1В3С4). Для инструмента это точка, совпадающая с вершиной режущей кромки инструмента (А3В1С1/А3В1С2), точка, совпадающая с центром радиусного участка при вершине резца (А2В1С2/А2В1С1), точки, лежащие на прямой, проходящей через вершину резца и перпендикулярной оси центров станка (А1В1С2/А1В1С1).

Для детали это точка, совпадающая с центром мгновенного радиуса кривизны поверхности (А1В2С3, А2В1С3), точка, перемещающаяся по образующей элемента профиля (А3В1С1/А3В1С2), точка, лежащая на векторе

мгновенного радиуса кривизны поверхности на определенном расстоянии от центра радиуса (все точки, имеющие классификационный признак С4).

Варианты размещения центра поворота в зависимости от характера выпуклости/вогнутости элемента профиля

Описание вариантов размещения центра поворота Обозначение точек в соответствии с классификационными признаками

Точки, существующие только на выпуклых элементах профиля A1B2C3

Точки, существующие только на вогнутых элементах профиля A2B1C3

Точки, существующие как на выпуклых, так и на вогнутых элементах профиля A1B3, A1B3C4, A1B1C4, A2B1C4, A3B1C4, A1B2C4, A2B2C4, A3B2C4, A2B1C4

Точки, меняющие обозначение в зависимости от выпуклости/вогнутости элемента профиля A2B2C1/A2B2C2, A3B2C1/A3B2C2, A1B2C1/A1B2C2, A1B1C2/A1B1C1, A3B1C1/A3B1C2, A2B1C2/A2B1C1

Несуществующие точки A1B3C1, A2B3C1, A3B3C1, A3B1C3, A3B2C3, A3B2C3, A1B3C2, A1B3C2, A2B3C3, A2B3C4, A3B3C2, A3B3C3, A3B3C4

Предложенная классификация позволяет определить направление поиска положения и управления движениями дополнительной системы координат с минимально необходимым числом осей.

Библиографический список

1. Дружинский И. А. Сложные поверхности: Математическое описание и технологическое обеспечение: справочник. Л.: Машиностроение, 1985. 263 с.

2. Радзевлч С. П. Формообразование поверхностей деталей. Основы теории: монография. Киев: Растан, 2001. 592 с.

V. Panin, G. Shadsky, D. Shatalov

Additional coordinate system location selection for complex profile parts treatment

A classification of complex profile parts treatment methods, a classification of part profile contour elements, a classification of cutter pivot point possible locations for circular movement cutting are considered.

Получено 12.11.2009